微型计算机原理及接口技术 教学课件 ppt 作者 赵全利 吕建平 邹雪艳 第7章串行通信.pptVIP

第7章 串行通信接口技术 7.1 串行通信的基本概念 CPU与外部设备（或计算机与计算机之间）的信息交换称为通信。 通信的基本方式分为两种： 并行通信方式：数据的所有二进制位同时被传输； 串行通信时：数据通过一根传输线逐位顺序传输。 在计算机系统中，串行通信是指计算机主机与外设之间、主机与主机之间数据的串行传送。当数据位数较多和传送距离较远时，采用串行通信，可以显著减少传输线，降低通信成本。 1 异步通信和同步通信 串行通信有两种基本通信方式：异步通信和同步通信。 （1）. 异步通信 在异步通信中，数据通常以字符（或字节）为单位组成数据帧进行传送。一帧信息以起始位和停止位来完成收发同步。 起始位：位于数据帧开头，占一位，低电平“0”有效； 数据位：要传送的字符，紧跟在起始位之后； 奇偶校验位：位于数据位之后（一位）； 停止位：位于数据帧末尾（一位） ，高电平“1”有效。 （2）.同步通信 同步通信：每个数据块传送开始时，采用一个或两个同步字符作为起始标志，接收端不断对传送线采样，并把采样到的字符和双方约定的同步字符比较，只有比较成功后才会把后面接收到的数据加以存储。 数据在同步字符之后，个数不受限制，由所需传送的数据块长度确定。 2.串行通信的制式 单工制式：采用单工方式时，只允许数据向一个方向传送。 半双工制式：采用半双工方式时，允许数据双向传送。但由于只有一根传输线，在同一时刻只能一方发送，另一方接收。 全双工制式：采用全双工方式时，允许数据同时双向传送。 。 3 波特率和发送/接收时钟 （1 ）波特率 串行通信的数据按位每秒钟传送的二进制数码的位数称为波特率，单位是bps，即位/秒。 每位的传送时间Td为波特率的倒数： 即Td=1/波特率。 例如，波特率为110bps的通信系统，其每位的传送时间应为： Td=1/110s≈0.0091s=9.1ms （2）发送/接收时钟 二进制数据序列在串行传送过程中无论发送或是接收，都必须有时钟信号对传送的数据进行定位。 为保证传送数据准确无误，发送/接收时钟频率应大于或等于波特率。 两者的关系为：发送/接收时钟频率=n×波特率 式中：n称为波特率因子，n=1、16、或64。 对于同步传送方式，必须取n=1； 对于异步传送方式，通常取n=16。 4 总线及串行通信总线标准 所谓总线，就是能够在计算机或各部件之间进行有效高速传输各种信息的通道。为了使用的方便，对总线必须有详细和明确的规范要求称为标准总线。 标准总线一般应包括机械结构规范（如尺寸、总线插头等）、功能规范（确定各引脚信号定义等）、电气规范（规定信号的高低电平、动态转换时间、负载能力以及最大额定值等）。 常用的标准异步串行通信总线有RS-232C、RS-422/485、USB通用接口等 5 串行通信传输通道配置 PC机一般有两个RS－232串行口COM1和COM2 。 由于RS-232C采用负逻辑，因此，RS-232C不能和采用正逻辑电平TTL、MCS-51单片机的串行口等直接相连。 当RS-232C接口与具有正逻辑的串行口通信时，必须进行电平转换，如图所示。 需要电平转换串行传输示意图 远距离调制与解调传输 7.2 可编程接口芯片8251A Intel 8251A是一种通用串行同步、异步接收／发送器（USART）接口芯片，可通过编程设置某一种串行通信技术。 对8251A编程，就是指把需要设置的8251A的控制字通过程序写入芯片内部相应的控制寄存器中，从而灵活方便地控制8251A工作在需要的方式、数据格式、数据传输率及状态下。 1. 8251A基本性能 8251A的基本性能包括以下方面： 1）8251A具有独立的双缓冲结构发送器和接收器，它能将主机以并行方式输入的8位数据变换成逐位输出的串行信号；也能将串行输入数据变换成并行数据传送给处理机，可以实现单工、半双工或全双工方式通信。 2）8251A可以直接与计算机系统总线连接，异步方式具有对奇偶错误、帧错误等检测能力。