第10章串行接口8251案例.ppt

第 十 章 第10章 串行通信接口 教学重点 异步通信协议和RS232C接口 8251的内部结构和编程 异步通信程序 10.1 串行通信基础 串行通信：用一根信号线将数据逐位顺序传送 串行通信的优势：通信线路少，在远距离通信时可以极大地降低成本；适合于远距离数据传送，也常用于速度要求不高的近距离数据传送 PC系列机上有两个串行异步通信接口，键盘/鼠标器/显示器与主机间亦采用串行数据传送。 串行通信的种类： 串行异步通信——不传送时钟信号 串行同步通信——传送时钟信号 自同步：发送时将传送数据与时钟进行编码，接收时解码 单同步 双同步 外同步：另用一根时钟线专门用来传送时钟信号 1. 同步通信——通信双方使用同一时钟 以数据块（帧）为传输单位 双方使用同一时钟（主控方提供时钟，被控方接收时钟） 外同步：时钟信号另外安排一根传输线 自同步：发送时将时钟信号与数据混合编码，接收时译码出时钟 数据格式：每个数据块前加1～2个同步字符（同步头）进行帧同步，一般采用CRC循环冗余校验码 同步通信的数据传输效率和传输速率较高，但硬件电路比较复杂 串行同步通信主要应用在网络当中，最常使用的同步通信协议有高级数据链路控制协议（HDLC） 同步通信的数据格式 1.单同步和双同步(又称为内同步) 单同步和双同步信息格式中的同步字符是由用户确定的。选择一个特殊的8位二进制码作为同步字符(单) 选择两个特殊的8位二进制码作为同步字符(双同步)这一个或两个同步字符作为一帧的开始,全帧包括多个字符。 2.外同步 外同步与单同步、双同步的差别在于数据块前面没有同步字符,而是用数据块外的同步信号表示数据传送开始。 3.SDLC(同步数据链) 是为标志符,作为数据块传送起始和结束标志,跟在起始标志符之后的第二字节是一个8位地址符,接收器将收到的地址符同已存入的地址符相比较,相同,就接收数据。 2. 异步通信——通信双方使用各自的时钟 串行通信时的数据、控制和状态信息都使用同一根信号线传送 收发双方必须遵守共同的通信协议（通信规程）： 传送速率 信息格式 位同步 帧同步 数据校验 错误处理 串行异步通信以字符为单位进行传输 数据格式：起止式异步通信协议 起止式异步通信协议 起始位——每个字符开始传送的标志，起始位采用逻辑0电平 要传送一个字符K,若数据格式约定为:字符K用7位ASCII码表示,1位偶校验位,1位起始位,共10位,则异步方式传送字符K时,在串行传输线上的波形如下图所示,将其写成ASCII码,即把它的最低有效位写在右 边时为1001011=4B。 数据传输速率 数据传输速率也称比特率（Bit Rate） 每秒传输的二进制位数bps 字符中每个二进制位持续的时间长度都一样，为数据传输速率的倒数 当进行二进制数码传输，且每位时间长度相等时，比特率还等于波特率（Baud Rate） 过去，串行通信（异步）的数据传输速率限制在50 bps到9600 bps之间。 现在，串行通信可以达到115200 bps或更高 例1.设一个串行字符由1位起始位、7位数据位，1位奇偶校验位和1位停止位构成，每秒钟传送120个字符，则数据传送的波特率为： 10位/字符×120字符/S=120位/S=1200波特 传送每位信息所占用的时间为：1S/1200=0.833ms 关于同步传送的传输率也为1200波特,用4个同步字符作为信息帧头部,字符中不设奇偶校验位,被传送的字符和同步字符均为7位,那么传送100个字符所用 的时间为7(4+100)/1200=0.6067秒。这就是说每秒 的字符数可达100/0.6067=165个。可见,在相同的传输下,同步字符的实际字符传输要比异步时高。 （2）发送/接收时钟 在异步串行中，发送端需要用一定频率的时钟来决定 发送每一个数据所占的时间长度（称为位宽度），接收端也要用一定的频率的时钟来测定每一位输入数据的位宽度。在异步通信中，总是根据数据传输的波特率来确定收/发时钟的频率。通常，收/发时钟的频率 总是取位传输率（即波特率）的16倍、32倍或64倍，这有利于在位信号的中间对每位数据进行采样减少读 数错误。 收/发时钟频率与波特率间的关系： 收/发时钟频率=n·波特率 收/发波特率=收/发时钟/n (其中 n=1,16,64) 式中n叫波特率系数或波特率因子,它的取值可为1,16,32或64。但对可编程串行接口芯片8251A来说,n不 能取32,只能取1,16或64。由上可知,在实际应用中,可 根据所需要的传输波特率和选取的波特率因子n来确定 收/发时钟的频率。 例:若要求传输速率为2400波特,则: 当取n=1时,收/发时钟频率为2.4