31串行数据通信接口.pptx

第三章 智能仪器通信接口;§3.1 串行数据通信接口课本101-106; 1、数据通信 是指不同设备之间进行的数字量传输和交换，例如 计算机与计算机之间、计算机与智能仪器之间、智 能仪器与智能仪器之间，经常需要传输各种不同的 数据。数据通信是计算机及智能设备联成网络必不 可少的手段。 2、通信接口 通信接口是各台仪表之间或者是仪表与计算机之间 进行信息交换和传输的联络装置，是进行信息交换 的中转站，提供信息交换的环境和条件。; 3、通信协议（通信规程） 是通信双方约定的一些规则。 4、接口（Interface）和端口（Port）是两个不同的概念。端口是指接口电路中的一些寄存器，这些寄存器分别用来存放数据信息，控制信息和状态信息，与其相对应的就是数据端口、控制端口和状态端口。 若干个端口加上相应的控制逻辑才能组成接口。CPU通过输入指令，从端口读入信息，通过输出指令，可将信息写入到端口中。;5、芯片总线、内部总线、系统总线与外部总线 芯片总线（片内总线）：位于集成电路内部，是集成电路内部个功能单元之间的连线，芯片总线通过集成电路的引脚延伸到外部与系统相连。 内部总线（前端总线）：是控制器与其他一些部件之间直接连接而进行数据通信的总线，用于芯片一级的连接。常用内部总线：I2C、SPI、UART、SCI等。 系统总线：用于控制器与接口卡的连接。使各种接口卡能够在各种系统中实现“即插即用”。常见总线标准有ISA总线、EISA总线、VESA总线、PCI总线、AGP总线等。 外部总线（通信接口）：计算机之间或计算机与外围设备之间进行数据通信的连接线。用于设备一级的互连。如RS232C、RS485总线、IEEE-488总线和USB总线。;一、通信和总线的相关概念;一、通信和总线的相关概念; 半双工通信：使用同一根传输线，既可发送数据又可接收数据，但不能同时发送和接收数据，通信双方可以轮流地进行发送和接收。 全双工通信：允许通信双方同时进行发送和接收，需要两条传输线， ;二．串行通信方式;通信协议（通信规程）： 是通信双方约定的一些规则。包括对数据格式、同步 方式，传送速度、传送步骤、检纠错方式等问题作出统???规 定。也称通信控制规程。 异步通信协议——起止式通信协议 1）特点： 字符随机出现在数据流中 字符之间有不定长的空闲位 靠起始位和停止位定界1帧数据 2）帧格式： 起始位:1位,低电平 数据位:5～8位,先低位后高位，高电平或低电平 校验位:1位/0位,奇偶校验，高电平或低电平 停止位:1位、1.5位或2位,高电平，;传送一个字符的信息格式：规定有起始位、数据位、 奇偶校验位、停止位等，其中各位的意义如下： ;;接收时钟和发送时钟： 接收和发送双方通过时钟信号对传送的数据进行定位及采样。 接收和发送时钟能够用来控制通信设备接收和发送字符数据速度。 该时钟信号通常由外部时钟电路产生。 收/发时钟直接决定了通信线路上数据传输的 速率，对于收发双方之间数据传输的同步有 十分重要的意义。; ;为了提高串行通信的抗干扰能力，往往用多个时钟调制一个二进制数据，调制一个二进制数据的收/发时钟个数称为波特率系数n。 收/发时钟频率与波特率之间的关系： 收/发时钟频率=n×波特率 一般n取1,16,32,64等。对于异步通信，常采用n=16；对于同步通信,则必须取n=1。;发送方利用发送时钟来决定发送每个位的时刻； 接收器在每一个接收时钟的上升沿接收数据线，当发现接收数据线上出现低电平时认为是起始位，此后，如果在连续的8个时钟周期内检测到接收数据线上仍保持为低电平，确定为起始位。再间隔16个时钟周期检测下一位； 采用这种方法，能够排除接收线上的噪声干扰并识别假起始位，较精确地确定起始位的中间点，从而提供一个准确的时间基准。;17;;例如：以1k波特率传送8位数据45H（0100,0101B），奇校验，1个停止位，传送1个字符需要多少时间？画出信号线上的波形图。 ;2．同步串行通信; 在同步传送过程中，必须规定各个数据单元的 长度（n位）。全部被传送字符组成数据块，用10个同 步字符指示数据块的开始和结束。同步字符可用单字 符或双字符。数据块之后是CRC--循环冗余校验字符， 它用于检验同步传送的数据是否出错。 同步传送的速度要高于异步传送，但是它要求 用同一个时钟实现发送与接收之间的同步，因此硬 件要复杂。;22; 在单片机应用系统中，数据通信主要采用异步 串行通信。在设计通信接口时，必须根据需要选择 标准接口，并考虑传输介质、电平转换等问题。采 用标准接口后，能够方便地把单片机和外设、测量 仪器等有机地连接起来，从而构成一个测控系统。 异步串行通信接口主要有： RS-232C； RS-449， R