第10章串行接口11.ppt

第10章串行接口 本章学习内容 掌握串行通信的基本概念 掌握RS232C串行接口标准 掌握串行接口的基本功能和一般结构 了解可编程串行接口芯片8251的结构、应用及编程方法。 10.1 串行通信的基本概念 10.2 RS232C 串行接口标准 10.3 串行通信接口的基本功能和一般结构 10.4 可编程串行接口芯片 8251A 10.1 串行通信的基本概念 通信：计算机的 CPU 与外部设备之间的信息交换 。 通信的基本方式：并行通信、串行通信 并行通信：指数据的各位同时进行传送。 在计算机系统中，CPU与存储器、主机与打印机之间的通信，一般采用并行方式，传送速度快。 串行通信：指数据为一位一位按顺序传送。 串行通信的特点：数据在单条1位宽的传输线上按时间先后一位一位地传送；节省传输线（优点）；数据传输率较低（缺点）。主要适用于长距离、低速率的通信中。 10.1.1数据传送方向 单工 半双工 全双工 1 单工（Simplex) 在接收器和发送器之间只有一条传输线,只能进行单一方向的传输,这样的传送方式称为单工方式 . 2 半双工（Half Duplex） 使用同一条传输线既作为输入又为作输出时,虽然数据可以在两个方向上传送,但通信双方不能同时进行发送和接收数据,这样的传送方式称为半双工。 3 全双工（Full Duplex） 数据的接收和发送分流，分别由 2 条不同的传输线传送时，通信双方都能在同一刻进行发送和接收数据，这样的传送方式称为全双工方式 10.1.2 串行通信方式 串行通信中，发送端将并行数据转换成串行数据后才能发送，而接收端则需将接收到的串行数据转换成并行数据。 为了正确地区分每一个字符以及字符中的每一位信息，要求发送端和接收端的工作必须同步。否则，可能会出现一个字符在被串行传送后，在接收时因某种原因只要错一位，则后面接收到的所有字符都是错误的。因此，串行通信中如何使收、 发双方同步工作是最关键的。 1 异步通信(Asynchronous Data Communication) 指字符与字符之间的传送是完全异步的，而一个字符的位与位之间是同步的。换句话说，两个字符之间的时间间隔是不固定的，而在同一个字符中相邻位代码的时间间隔是固定的。 奇校验：在发送数据时自动检测发送数据所含1的个数，如果为奇数，则校验位自动写0；如果为偶数则校验位写l，以保证每次发送的数据(数据位十奇偶校验位)所含1的个数为奇数，这时如果接收方接收到偶数个1(去掉字符的起始位和停止位后)，则表示奇校验出错： 偶校验：如果数据位1的个数为偶数，则校验位自动写入0；如果为奇数则写入1，以保证每次发送的数据(数据位十奇偶校验位)所含1的个数为偶数，这时如果接收方接收到奇数个1，表示偶校验出错。 异步通信的特点 (1)字符帧（frame）的传输格式使发送方在字符之间可按应用要求插入不同的时间间隔，即每一个字符的发送是随机的，而每个字符一经发送，接收和发送双方均以预先固定的时钟速率传送各位，这是异步通信的主要特点。 (2)每一个字符传输开始总是以一个起始位为准，然后接收方与发送方保持同步(格式的统一)。 (3)通信双方可按应用需要随时改变通信协议，即改变数据位、奇偶校验位和停止位长度或数据传输率。 2 同步通信 (synchronous Data Communication) 是串行通信中速度较快的一种。 同步通信去掉每个字符的起始位和停止位，把字符一个一个顺序连接起来，以固定长度的字符串组成一个数据块(也称为帧，可根据实际情况定为512、1024字节)，每个数据块前加1或2个同步字符，尾部是错误校验字符，这样，同步通信只有约1％的附加数据，提高了数据传送效率。 串行异步通信以起始位和停止位封装每一个字符，同步通信以同步字符封装每一帧数据，这种数据格式的不同造成硬件有很大区别。同步通信的硬件接口比异步通信复杂 。 同步通信的特点 (1)由于在一个数据帧内同步传输所需附加位较少，在位速率相同的情况下，其传输速度比异步方式高。 (2)对通信双方的时钟同步要求比较高，过程控制复杂。 10.1.3 串行传送速率 1 波特率Rb 波特率Rb :每秒传输的二进制位数，单位为bps。 2 发送时钟和接收时钟 发送端使用的用于决定数据位宽度的时钟称为发送时钟,接收端使用的用于测定每一位输入数据位宽度的时钟称为接收时钟。 由于发送 / 接收时钟决定了每一位数据的位宽度 , 所以发送 / 接收 时钟频率的高低决定串行通信双方发送 / 接收字符数据的速度。 10.1.4 信号的调制与解调 现在的电话网是模拟通信系统，是为 300~3400Hz 的音频模拟信号设计