第7章串行接口祥解.ppt

第7章串行接口电路 ●8250串行接口芯片 ●8251串行接口芯片 接口电路概述 接口:CPU与外设之间信息交换的通道 功能:信息缓冲、信息变换、电平转换、联络控制 分类：并口\串口 常用数字接口芯片： 并口8253、8255 串口8250 §7.4可编程串行通信接口 了解： 串行通信的一般概念 工作方式、同步方式、数据格式、物理标准 串行通信的接口标准 EIA RS-232C 可编程串行异步通信接口8250（UART） 连接、编程、应用 UART: Universal Asynchronous Receiver Transmitter 7.4.1串行通信基本概念 串行通信： ●每个时间单位仅传送一位信息； ●每个字符(字节)的各位依次传送； ●字符之间的间隔不定。 优点： ●传输线少，成本低，传输距离远 1.串行通信工作方式 单工通信——只能由一方发送，例：广播 半双工通信——某一时刻只能由一方发送，例：对讲机 全双工通信——双方可同时传输，例：电话 单工/双工操作 2. 调制与解调 电话网络－模拟信号，计算机－数字信号。 远距离通信时需要通过普通电话网络传输 数字信号：频带宽 电话网络：频带窄 要使数字信号在电话网络上传输，需要进行信号变换—把数字信号承载到模拟信号上传输，这个模拟信号称为载波信号。 调制—把数字信号承载到载波信号上 解调—从载波信号中恢复出数字信号 调制解调器：实现调制与解调的设备 三种调制方式 根据载波 Acos(?t + ?)的三个参数：幅度、频率、相位，产生常用的三种调制技术： 幅移键控法 Amplitude-Shift Keying (ASK) 频移键控法 Frequency-Shift Keying (FSK) 相移键控法 Phase-Shift Keying (PSK) ASK (又称为调幅) 用载波信号的不同幅度代表‘1’和‘0’ FSK (又称为调频) 用载波信号的不同频率代表‘1’和‘0’ PSK (又称为调相) 用载波信号的相位变化代表‘1’和‘0’（有变化为’1’，无变化为’0’） 三种调制方式的调制波形图 3. 数据校验 串行通信主要用于远距离数据传输。 问题：干扰、衰减，信号畸变 解决方法：差错控制技术——检测、纠正 常用的数据校验方法： 奇偶校验： 以字符为单位进行校验 发送方使发送的每个字节中’1’的个数为奇数或偶数；接收方检查收到的每个字节中’1’的个数是否符合双方的事先约定。 奇偶校验可以检查出一个字节中发生的单个错误。 奇偶校验不能自动纠错，发现错误后需“重传”。 数据校验 循环冗余校验CRC (循环冗余码/多项式编码) 以数据块（帧, Frame）为单位进行校验 编码思想：将数据块构成的位串看成是系数为0或1的多项式 如110001，可表示成多项式 x5 + x4 + 1 数据块构成的多项式除以另一个多项式G(x)，得到的余数多项式R(x)就称为CRC码（或称为校验和），而G(x)则称为生成多项式。 CRC校验的检错方式：收发双方约定一个生成多项式G(x)，发送方在帧的末尾加上校验和，使带校验和的帧的多项式能被G(x)整除；接收方收到后，用G(x)去除它，若余数不为0，则传输有错。 数据校验 CRC校验和计算方法 若G(x)为r阶，原帧为m位，其多项式为M(x)，则在原帧后面添加r个0，帧成为m+r位，相应多项式xrM(x) 按模2除法用xrM(x)除以G(x)：商Q(x)，余R(x) 即 xrM(x) = G(x)Q(x)+R(x) 按模2加法把xrM(x)与余数R(x)相加，结果就是要传送的带校验和的帧的多项式T(x) T(x) = xrM(x) + R(x) 实际上，T(x) = xrM(x) + R(x) = G(x)Q(x) + R(x) + R(x) = G(x)Q(x) (模2运算) =0 所以，若接收的T(x)正确，则它肯定能被G(x)除尽。 数据校验 CRC校验码的检错能力： 可检出所有奇数个错 可检出所有单位/双位错 可检出所有≤G(x)长度的突发错 常用的生成多项式： CRC12 = x12+x11+x3+x2+1 CRC16 = x16+x15+x2+1 CRC32 =x32+x26+x23+x22+x16+x11+x10 +x8+x7+x5+x4+x2+x+1 4.同步通信与异步通信 所有串行通信都需要一个时钟信号来作为数据的定时参考。发送器和接收器用时钟来决定何时发送和读取每一个数据位。 根据传输时采用的是统一时钟还是