数据通信实验指导书（）.pdf

数据通信实验指导书（） 实验 1 计算机串口实验 一、实验目的 1．了解计算机串口通信协议； 2 ．了解RS232/TTL 电平转换的专用芯片 MAX232 的资料。 二、实验仪器 1．实验平台 2 ．20M 双踪示波器 1 台 3 ．信号连接线 1 根 4 ．计算机串口线 1 根 三、实验原理 串口协议是计算机上一种非常通用设备通信的协议（不要与通用串行总线 Universal Serial Bus 或者 USB 混淆）。大多数计算机包含两个基于 RS232 的串口。串口协议同时也是 仪器仪表设备通用的通信协议；很多 GPIB 兼容的设备也带有 RS-232 口。同时，串口通信协 议也可以应用于远程采集设备。 串口通信的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（byte） 的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它很简单 并且能够实现远距离通信。比如 IEEE488 定义并行通行状态时，规定设备线总长不得超过 20 米，并且任意两个设备间的长度不得超过 2 米；而对于串口而言，长度可达 1200 米。 典型地，串口用于ASCII 码字符的传输。通信使用 3 根线完成：（5）地线，（3）发送，（2） 接收。由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。 其他线用于握手，但是不是必须的。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇 偶校验。对于两个进行通行的端口，这些参数必须匹配： （1）波特率：这是一个衡量通信速度的参数。它表示每秒钟传送的 bit 的个数。例如 300 波特表示每秒钟发送 300 个 bit。当我们提到时钟周期时，我们就是指波特率例如如果协议 需要 4800 波特率，那么时钟是 4800Hz。这意味着串口通信在数据线上的采样率为 4800Hz。 通常电话线的波特率为 14400，28800 和 36600。波特率可以远远大于这些值，但是波特率 和距离成反比。高波特率常常用于放置的很近的仪器间的通信，典型的例子就是 GPIB 设备 的通信。 （2）数据位：这是衡量通信中实际数据位的参数。当计算机发送一个信息包，实际的数 据不会是 8 位的，标准的值是 5、7 和 8 位。如何设置取决于你想传送的信息。比如，标准 的ASCII 码是 0～127 （7 位）。扩展的 ASCII 码是 0～255 （8 位）。如果数据使用简单的文本 （标准ASCII 码），那么每个数据包使用 7 位数据。每个包是指一个字节，包括开始/停止位， 数据位和奇偶校验位。由于实际数据位取决于通信协议的选取，术语 “包”指任何通信的情 况。 第 1 页第 1 页 数据通信实验指导书（） （3）停止位：用于表示单个包的最后一位。典型的值为 1，1.5 和 2 位。由于数据是在传 输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的 不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。适用 于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时 也越慢。 （4）奇偶校验位：奇偶校验是串口通信中一种简单的检错方式。有四种检错方式：偶、 奇、高和低。当然没有校验位也是可以的。对于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位 （数 据位后面的一位），用一个值确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位。例如，如果数据是 011， 那么对于偶校验，校验位为 0，保证逻辑高的位数是偶数个。如果是奇校验， 校验位位 1，这样就有 3 个逻辑高位。高位和低位不真正的检查数据，简单置位逻辑高或者 逻辑低校验。这样使得接收设备能够知道一个位的状态，有机会判断是否有噪声干扰了通信 或者是否传输和接收数据是否不同步。 另外，电脑的串口是RS232 电平的，而单片机等一般设备的串口是TTL 电平的，两者之 间必须有一个电平转换电路，我们采用了专用芯片 MAX232 进行转换，虽然也可以用几个三 极管进行模拟转换，但是还是用专用芯片更简单可靠。下图为 MAX232 芯片引脚定义和内部 结构示意图。本平台上，串口只是给其它模块提供数字信号源，不做它用。 图 5-1