微机原理和接口技术8.pptVIP

第8章 串行接口技术;本章教学目的与要求;8.1 串行通信的概念 8.2 串行通信物理接口标准 8.3 可编程异步通信接口芯片8251A ;8.1 串行通信的概念;;8.1.2 两种串行通信方式;;（1）异步串行通信的数据格式 异步串行通信传输的每个字符由一个起始位（Start Bit）作为数据开始传送的标志，起始位采用低电平。紧跟在起始位后的是5~8位的被传送字符的有效数据位，传送时按照低位在前高位在后的顺序依次传送，数据位数的选择可由硬件或软件来设定。数据位传送完后可以选择一位奇偶校验位，用来校验数据的传输是否正确，奇偶校验位可以采用奇校验或偶校验，也可以不设置校验位。最后必须有停止位，标志着传送一个字符的结束，停止位的长度为1位、1.5位或2位，停止位采用高电平。;例题： 试画出用异步串行通信协议传送字符“B”的波形图，要求加偶校验位和一位停止位。 解：字符“B”的ASCII的码为42H，其传送波形图如图8.5所示。 图8.5 异步协议传输ASCII字符“B”的格式 ;（2）波特率 串行通信中数据传输速率用波特率（Baud Rate）来表征。所谓波特率，是指单位时间内传送二进制数据的位数，用bps（位/秒，bit/s）来表示。波特率是衡量串行数据传输速度快慢的重要指标和参数，波特率越高，数据传输速率越快。 16倍波特率时钟的采样过程如图8.6所示。;;（3）异步传输中的差错检测 由于线路或程序出错等原因，使得在通信过程中可能产生传送错误。异步通信中接收方通常可检测到如下一些错误： ① 奇偶校验错（Parity Error） ② 超越错（Overrun Error） ③ 帧格式错（Frame Error） 采用异步通信方式的优点是控制简单，不需要收发双方的时钟频率保持完全一致，可以有偏差，纠错方便。缺点是一旦传输出错，则需要重新发送，由于包含起始位和停止位，传输效率低，信息冗余大。 ;2．同步串行通信SYNC(Synchronous Data Communication) 图8.7（a）为单同步字符帧格式，图8.7（b）为双同步字符帧格式，图8.7（c）为外同步字符帧格式。 图8.7 同步通信的字符帧格式 ;8.1.3 串行通信的数据传送方式 ;2．半双工方式（Half Duplex） 图8.9 半双工方式;3．3、全双工方式（Full Duplex） 图8.10 全双工方式;8.1.4 信号的调制和解调 ; 在发送端利用调制器（Modulator）把要传送的数字信号调制转换为能在电话线路上传输的音频模拟信号，这个过程称为调制。在接收端利用解调器（Demodulator）将接收到的音频模拟信号转换为数字信号，这个过程称为解调。如图8.12所示，图中MODEM为调制解调器。 图8.12 远程通信示意图 ;8.1.5 串行通信的校验方法;图8.13 在发送时产生奇偶校验位的电路 图8.14 在接收时的奇偶校验电路;8.1.6 串行通信的实现方法;串行接口与CPU及外设的连接如图8.15所示。 图8.15 CPU通过串行接口与外部设备的连接;1）通用异步收发器UART 典型的UART接口的基本结构如图8.16所示。 图8.16 典型的UART接口的基本结构;UART接口主要包括： （1）输出缓冲寄存器 （2）输出移位寄存器 （3）输入移位寄存器 （4）输入缓冲寄存器 （5）控制寄存器 （6）状态寄存器 ; UART的工作流程可以分为接收过程和发送过程两部分。 ? 发送过程：CPU发来的有效数据写入接口的输出缓冲寄存器，输出缓冲寄存器将数据送到输出移位寄存器，同时将状态寄存器中的“发送准备好”位置1，并向CPU发出中断申请（用中断方式时），表示接口可以接收CPU写入下一个有效数据。 接收过程：接收控制电路不断检测串行数据线上的电平，一旦出现持续一个位周期的低电平（指异步方式），则开始采样有效数据位，并将采集到的数据送入输入移位寄存器。采样重复进行，直到采样到停止位。接收控制逻辑对接收到的数据进行奇偶校验，若不正确，则将状态寄存器中奇偶校验错误状态位置1；若正确，则将有效数据位并行送入输入缓冲寄存器。;图8.17 典型的串行USRT的基本结构;8.2 串行通信物理接口标准;8.2.1 RS—232C串行接口标准;1．RS-232C的接口信号 标准的D型25针连接器各引脚的排列如图8.18所示。 图8.18 RS-232C引脚图;发送数据TXD：串行数据通过TXD终端由DTE向DCE发送。 接收数据RxD：通过RXD终端接收DCE发送的数据。 请求发送RTS ：用来表示DTE准备向DCE发送数据。 允许发送CTS：用来表示 DCE 准备好接收 DTE 发来的数据。