串行通信接口-Read.PPT

第7章 串行通信接口 7.1 串行通信与接口 7.2 可编程通信接口芯片 7.3 微机异步通信适配器 7.4 通用串行总线 本章讲解串行通信的基本概念与串行接口标准，分析典型可编程通信接口芯片的编程结构、引脚功能及初始化编程，介绍微机异步通信适配器的硬件配置和软件调用，对微机中越来越普遍使用的USB串行接口从性能、组成、原理及传输过程控制等方面作了描述，并对高速串行总线IEEE 1394作了简介。 7.1 串行通信与接口 7.1.1 串行通信 1. 并行传输与串行传输 并行传输 数据代码的每一位各占一条传输线，在两个数据部件之间一次并行传输n位数据。并行传输适合在一米或数米范围内的近距离高速传输。计算机内CPU与主存之间的数据传输是并行传输的典型例子，并行的位数有8位、16位、32位、64位甚至更多。 串行传输 数据代码的所有位顺序串行排列成数据流，在一条线缆上逐位传输。串行传输速度通常低于并行传输，但节省硬件（线缆），适宜远距离数据传输，通信网及计算机网络中服务器与站点之间、各个站点之间都以串行方式传输数据。计算机的某些部件之间，如键盘到主机键盘接口电路的按键扫描码传送、磁盘驱动器与磁盘适配器（控制器）之间的数据传输都以串行方式进行。南桥芯片ICH5（2003年）支持的硬盘外部数据传输规范SATA(Serial ATA)、广泛应用的USB接口是高速串行传输的典范，串行传输在计算机系统中的应用日益广泛。并行与串行的数据传输如下图所示。 3. 传输速率 传输速率指单位时间内传送的信息量。一般用每秒钟传送的二进位数(比特数)即比特率bps(bits per second)来衡量。数据传输速率反映了主机通信端口与终端设备之间、终端设备相互之间的信息传输能力，通常指发送端和接收端之间在一段时间内数据传输的平均比特数，单位为bps(位/秒)、Kbps(千位/秒)、Mbps(兆位/秒)。 在同步通信中，每个发/收时钟内发送/接受一个比特，因此比特率与通信时钟频率相同。 信息传输速率与传输过程中的同步方式、差错编码及冗余字符填充、通信控制规程等诸种因素有关。当进行串行异步通信时，通常用n个时钟周期宽度来表示一个二进位数据(n常为16或64)，为避免混淆，这时常用另一个速率测量单位——波特率(baud rate)，它指每秒钟传送二进制数据位数。采用串行同步通信，每个时钟发送(或接收)一个二进位，因此如果忽略同步字符等附加位，波特率就等于比特率；而采用串行异步通信，波特率等于时钟频率除以n。 接收／发送时钟频率与波特率的关系如下： 　　收／发时钟频率＝n×收／发波特率 其中n＝1，16，(32)，64 同步传送必须n＝1；异步传送常选n＝16，也可选n＝1或64，括号内的数值(32)尽量不选，因为许多通信电路不支持它。 3. 传输速率 异步传输，收、发端使用独立的时钟，时钟频率须相同，其误差容限在4.5％以内，大多数接收端时钟比发发端时钟频率略快。异步传输常采用16个时钟周期发送一个数据位，即数据位宽Td≈16×Tc，Tc是时钟周期。 4. 通信工作方式 按在不同方向上数据传输能力，传输线路有三种基本工作方式。 单工通信 两通信终端只能由一方将数据传输给另一方，即一方仅可作为发送端，另一方只能为接受端。 半双工通信 两通信终端都可以发送或接收数据，但任何一方都不能在同一时间内又发又收，在同一时间内只能由一方发另一方收。 某些领域内将单工通信称为单向通信，而将半双工通信称为单工通信。 全双工通信 两通信终端都可以同时在两个方向上进行数据的发送和接收。 一般情况下，一条物理链路只能进行单工或半双工数据通信，而全双工信道需要两条传输链路。一条传输链路通常由两条传输线组成，称为二线制线路。 5. 校验方式 数据代码在存储、传输和处理过程中，由于干扰或衰减会发生突变，出现差错。若不能及时识别、纠正这种差错，将产生无法预料的后果。适当增加代码长度，按一定算法进行变换，形成含一定冗余度的校验码，可在一定范围内对错误进行检测甚至纠正。一般情况下，数据冗余度越大，校验码的检错、纠错能力越强。但冗余度越大，占据的存储空间越多，传输和处理的时间越长，使系统效率降低。 校验码一般可分为两种：检错码和纠错码。检错码可以发现某些错误而不能纠正错误；纠错码不仅能发现某些错误，还能在一定程度上予以纠正。 产生校验码的方法很多，如奇偶校验码、循环冗余校验码(CRC)、恒比码、群计数码、海明码等等，前两种校验码在计算机中有广泛的应用。 (1) 奇偶校验(Parity Check) 奇偶校验码最简单，无纠错能力。编码规则是先将数据代码分组（如一个ASCII字符为一组），在各组