微机原理及接口技术8.ppt

本章教学目的与要求 掌握串行通信的基本概念 了解串行通信的通信方式 掌握串行通信的数据格式和差错检测 了解信号的调制和解调 了解串行通信RS-232、RS-422A、RS-485接口标准 掌握8215A的主要功能、编程结构、引脚信号和控制字格式及用法 能利用串行通信接口进行相关的数据传输应用 8.1 串行通信的概念 8.1.1 串行通信及特点 计算机与外设或其他计算机之间的信息交换称为数据通信。数据通信方式有两种：并行通信和串行通信。 并行通信方式中，需要传输的各位数据同时传送，有多少位数据，就需要多少根数据传输线。串行通信方式中，把数据的字节分解为单个的二进制位在一条信号线上一位一位顺序传送。 由于并行通信时数据的各个位同时传送，可以以字或字节为单位进行并行传输。因此并行通信传输速度快，但传输线数量多、成本高，易引起干扰，可靠性差，故适合传输效率高、传输距离较短的场合。串行通信传输数据一位接一位地在一条传输线上顺序传送，能够节省传输线，比较经济，但传送速度较慢，效率低，适合数据位数多且远距离数据传送的场合。图8.3为这两种通信方式的示意图。 图8.3 两种通信方式的示意图。 8.1.2 两种串行通信方式 按照串行数据的时钟控制方式，串行通信可分为异步串行通信和同步串行通信两种。 1．异步串行通信ASYNC(Asynchronous Data Communication) 异步串行通信又称为起止异步方式通信，是计算机中常用的数据信息传输方式。发送端在一个字符正式发送前先发送一个起始位，然后发送有效字符，在字符发送结束时再发送一个停止位，起始位至停止位构成一帧。异步串行通信的帧格式如图8.4所示。 （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。 图8.6 16倍波特率时钟的采样过程 （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 在串行通信中，数据在通信线路上进行传输，根据数据流的传送方向可分为单工方式、半双工方式和全双工方式三种。 1．单工方式（Simplex） 图8.8 单工方式 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 串行通信中传输的数据都是以“0”“1”序列组成的数字信号。它包含了从低频到高频范围很宽的谐波信号，因此在传输线上传输时要求线路的频带也很宽，否则会产生严重的信号失真。在长距离通信时，为了降低成本，常常采用普通电话线路进行传输，但普通电话线路的频带宽度有限，一般只有300~3000Hz，其频带特性如图8.11所示。 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