第8章 串行通信与串行接口.ppt

第8章 串行通信和串行接口 8.1 串行通信基本概念 8.2 串行通信协议 8.3 串行接口标准 8.4 可编程串行接口8251A 8.1 串行通信基本概念 8.1.1 串行通信 8.1.2 数据传送方式 8.1.3 波特率和收/发时钟 8.1.4 信号调制与解调 8.1.5 差错控制 8.1.1 串行通信 串行通信：数据通过一条数据线，一位一位地传输，通常是先传数据的低位，再传高位，每1位数据都占据一个固定的时间长度 。 并行通信：8位或16位数据通过多条数据线同时传送 串行通信与并行通信比较： 8.1.2数据传送方式 按照数据流的方向，串行通信分成三种方式： 单工：只能单方向传送信息。如键盘与主机之间。 半双工：可以双向传送信息；由于通过同一个通道传送信息，所以同一时刻只能单向传送； 全双工：采用两条通道，可以同时发送和接收信息。如计算机之间的通信。 8.1.3 波特率和收/发时钟 波特率： 是衡量数据在线路上传输速率的单位。 指每秒钟传输的二进制位数，以位/秒（b/s）表示。也称为数据位率（b/s）。 位周期：数据传输速率的另一种表示，它是波特率的倒数。 国际上规定了一个标准波特率系列：300、600、1200、1800、2400、4800、9600、19200、38400、57600和115200。（单位：b/s） 收/发时钟： 收/发时钟指串行接口内时钟频率（串行接口内时钟频率与数据传输速率不同）。 收/发时钟频率= n?波特率 （n—波特率系数，一般取1、16、32和64） 8.1.4 信号调制解调 计算机之间通信是数字通信，传送的是数字信号，在串行通信的数据线上表现为方波。为了使数据在传送中不产生畸变，要求传输线具有很宽的频带。 当利用电话线远距离通信时，不可能有这样宽的频带。若直接用数字信号通信，经过长距离传输，信号必将畸变，以至于接收方无法正确识别，因此需要把数字信号转换为模拟信号。 将数字信号转换为模拟信号的方法称为调制(Modulate)。接收方收到这个模拟信号后，再把它转换成数字信号，称为解调（Demodulate）。进行调制和解调的设备称为调制解调器,又称为MODEM，它既可以实现调制，又可以实现解调 。 调制方式分为三种： 调幅ASK(Amplitude Shift Keying)：用两种振幅来代表0、1 调频FSK(Frequency Shift Keying)：用两个固定频率来表示0、1 调相PSK(Phase Shift Keying)：用频率振幅相同但相位不同的两个信号来表示0、1 数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE） DTE (Data Terminal Equipment) ：指使用数据的设备，可以是计算机或外设，它负责对数据通信进行控制，包括数据收/发、差错控制、同步和识别通信站点等。 DCE (Data Communication Equipment）：指数据通信设备，一般是MODEM，或其它一些通信外设。它负责在实际的数据链路上进行通信控制 ，包括链路的建立、维持、终止、数据信号变换与编码等。 DTE之间的通信：近距离通信时可以直接互连；远距离通信时通常要通过DCE的连接来实现。 8.1.5 差错控制 数据通信中，由于系统软/硬件故障或外界干扰，数据传送过程中将会出现错误，因而接收方必须进行错误检测和纠正。 误码率： 定义：数据经传输后，发生错误的位数与总传输位数之比，称为误码率。 例：某通信系统传输一帧信息共2000位，传输过程中有2位发生错误，则其 误码率=2/2000=0.1% 常用检错、纠错方法： 奇偶校验： 主要用于对1个字符的传送过程进行检验。 发送时（一般是最低位D0先发送），在每个字符最高位之后加入1位“1”（或“0”），使发送的字符中“1”的个数为奇数（奇校验）或偶数（偶校验） 例：字符‘A’（ASCII码为41H）发送时： 循环冗余（CRC）校验：主要用于对数据块（即多个字符）的传送过程进行校验。 8.2 串行通信协议 通信协议：指通信双方对数据传送控制的一种约定。约定中包括对数据格式、同步方式、传送速率、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问题作统一规定，通信双方必须共同遵守。 串行通信有两种基本方式： 异步串行通信 ? 异步串行通信协议 同步串行通信 ? 同步串行通信协议 异步串行通信和同步串行通信特点： 异步通信和同步通信必须共同遵守一些协定。 发送方和接收方必须具有相同的数据传送格式（同步或异步）、起始标志、结束标志、校验标志、通信速率等。 8.2.1 异步串行通信协议 传输前为 空闲状态“1” ，一旦变为“0”状态，则作为起始位。后面为5～8个信息位，由低往高排列，信息位