[教育]第二章 串行通讯.ppt

2.1　串行通信的基本概念 1.数据传送速率－波特率(Baud　rate) 所谓波特率,是指每秒串行发送或接收的二进制位(比特,bit)数目,其单位为bps(每秒比特数),它是衡量数据传送速度的指标,也是衡量传送通道频带宽度的指标。 2.单工、半双工与全双工 按照智能设备发送和接收数据的方向以及能否同时进行数据传送,可将数据传输分为单工、半双工与全双工三种,如图5-1所示。 (1)单工(Simplex)方式:仅允许数据单方向传送; (2)半双工(Half-Duplex)方式:发送和接收数据分时使用同一条传输线路,即在某一时刻只能进行一个方向的数据传送; (3)全双工(Full-Duplex)方式:采用两根传送线连接两端设备,可同时进行数据的发送和接收。 3.串行传送(通信)方式及规程 在串行传送中,没有专门的信号线可用来指示接收、发送的时刻并辨别字符的起始和结束,为了使接收方能够正确地解释接收到的信号,收发双方需要制定并严格遵守通信规程(协议)。串行传送有异步和同步两种基本方式,通信规程如下: (1)异步传送规程 异步传送的每个字符必须由起始位(1位“0”)开始,之后是7或8位数据和一位奇偶校验位,数据的低位在先、高位在后,字符以停止位(1位、1位半或2位“1”)表示字符的结束。从起始位开始到停止位结束组成一帧信息(图5-2)。停止位后面可能不立刻紧接下一字符的起始位,这时停止位后面一直维持“1”状态,这些位称为“空闲位”。 异步传送的标准波特率有很多种,目前常用的是300,600,1200,2400,4800,9600和19200bps。异步传送对每个字符都附加了同步信息,降低了对时钟的要求,硬件较为简单。但冗余信息(起始位、停止位、奇偶校验位)所占比例较大,数据的传送速度一般低于同步传送方式。 12MHz,11.0592MHz (2)同步传送规程 在同步传送过程中,必须规定数据的长度(每个字符有效数据为几位),并以数据块形式传送,用同步字符指示数据块的开始。同步字符可用单字符、双字符或多字符。数据块之后为CRC(Cyclic　Redundancy　Check,循环冗余校验码)字符,用于检验同步传送的数据是否出错。同步传送的格式如图5-3所示。 由于同步传送中的冗余信息(同步字符、CRC字符)所占比例较小,数据的传送速度一般高于异步传送方式。由于要求发送方与接收方的时钟精确同步,同步传送方式的硬件较为复杂。时钟信息可以通过一根独立的信号线进行传送,也可以通过将信息中的时钟代码化来实现(如采用曼彻斯特编码)。 对数字信号不加调制,以其基本形式进行的传输,称之为“基带传输”。基带传输中数字信息的形式是与其通信速率有关的开关信号,覆盖相当宽广的频谱。受传输介质(电缆)分布参数和外界噪声等影响,信号将会产生一定程度的畸变。为在接收端正确地还原数据信息,必须将信号在传输过程中产生的畸变限制在一定的范围以内。由于分布参数和外界噪声的影响与传输距离成正比,从而导致对传输速率和传输距离的限制。 “仪器内部总线”、“片间总线”和“底板总线”采用基带传输一般没有什么问题,对于“仪器外部总线”上进行的远距离数据传输,基带传输不能保证其可靠性,必须对基带信号加以调制再进行传输。调制的本质是将频带宽度无限的数字信号转换为频带有限的调制信号(模拟信号或射频信号),从而大大增加其可靠传输的距离,在接收端通过解调再将调制信号恢复为原来的数字信号。这一过程被称之为调制/解调(modulation　and　demodulation),承担调制/解调任务的设备被称之为调制解调器(MODEM) 2. 2　RS—232标准串行接口总线 RS—232C是美国电子工业协会EIA(Electronic　Industries　Association)公布的串行通信标准,RS是英文“推荐标准”的字头缩写,232是标识号,C表示该标准修改的次数。最初发展RS—232标准是为了促进数据通信在公用电话网上的应用,通常要采用调制解调器(MODEM)进行远距离数据传输。20世纪60年代中期,将此标准引入到计算机领域,目前广泛应用于计算机与外围设备的串行异步通信接口中,除了真正的远程通信外,不再通过电话网和调制解调器。 1.总线描述 RS－232C标准定义了数据通信设备(DCE)与数据终端设备(DTE)之间进行串行数据传输的接口信息,规定了接口的电气信号和接插件的机械要求。RS—232C对信号开关电平规定如下(负载3～7kΩ): 驱动器的输出电平为: 接收器的输入检测电平为: 逻辑“0”:+5～+15V 逻辑“0”:+3V 逻辑“1”:-5～