微机原理与接口技术 教学课件 作者 周鹏 第10章串行通信和串行接口.ppt

* * 第10章　串行通信和串行接口10.1　串行通信概述10.1.1　串行通信的特点 在串行通信中，只用一根通信线在一个方向上传输信息，这根线上既要传送数据信息又要传送联络信息，这是串行通信的首要特点。为了能够识别在一根线上串行传送的信息流中，哪一部分是联络信息，哪一部分是数据信息，就需要通信双方事先作出一系列的通信约定，这就是协议。因此，串行通信的第二个特点是它的信息格式必须事先用协议约定。10.1.2　串行通信的基本概念1．数据通信方式 串行通信中，数据通常是在两个站（如终端和微机）之间进行传送，按照同一时刻数据流的方向可分成三种基本传送模式：全双工、双工和单工传送。如图10－1所示(见下页）。 开始 图10-1 数据通信的三中传送模式 2 ．串行通信方式 根据同步方式的不同，串行通信可分为异步通信方式和同步通信方式。（1）．异步通信方式 异步通信方式的特点是每发送一个字符前先发送起始位，发送完字符后再发送结束位，以此作为双方同步的依据。这种方式对硬件要求较宽松，电路简单，但传输效率不高。（2）．同步串行通信方式 同步串行通信方式中一次连续传输一块数据，开始前使用同步信号作为同步的依据。由于连续传输一个数据块，故收发双方时钟必须相当一致，否则时钟漂移会造成接收方数据辨认错误。这种方式下往往是发送方在发送数据的同时也通过一根专门的时钟信号线同时发送时钟信息，接收方使用发送方的时钟来接由数据。同步串行通信方式传输效率高，但对硬件要求高，电路结构复杂。3．串行通信协议 常采用的通信协议有两类：异步协议和同步协议。 （1）．起止式异步协议起止式异步协议一帧数据的格式如上图所示。 由上述工作过程可以看到，异步通信是按字符传输时，每传送一个字符是用起始位来通知收方，以此来重新核对收发双方同步。起止式协议一般用在数据速率较低的场合（小于19.2kbit/s）。在高速传送时，一般要采用同步协议。（2）．同步协议 同步协议又有面向字符和面向比特两种。4．信息的校验方式（1）．奇偶校验（2）．循环冗余码校验CRC5．波特率 并行通信中，传输速率是以每秒传送多少字节（Byte/s）来表示。而在串行通信中，是用每秒传送的位数即波特率（bps，Bit/s）来表示。因此，1bps＝1位/秒。6．信号的调制与解调 进行长距离传输时，需要在发送端将数字信号转换成适合电话网传输的模拟信号，这一过程称为“调制”，在接收端将电话网上传输的模拟信号还原成原来的数字信号，这一过程 称为“解调”。10.1.3　串行接口概述1．串行接口基本功能串行接口基本功能如下图所示。?2．异步串行通信接口基本结构 异步串行通信接口也称为异步接收发送器，简称UART。典型的异步通信接口（UART基本）结构如图10－5所示（见下页）。 3．异步串行通信接口的错误下面简单介绍异步串行通信常见的错误。1．奇偶校验错2．帧出错3．溢出错 10.2　RS－232C串行接口标准10.2.1　电气特性 RS－232C对电气特性、逻辑电平和各信号线功能都作了规定。1．电平规定 对于数据发送TxD和数据接收RxD线上的信号电平规定为：逻辑1（MARK）＝－3～－15V，典型值为－12V；逻辑0（SPACE）＝＋3～＋15V，典型值为＋12V。 对于RTS、CTS、DTR和DCD等控制和状态信号电平规定为：信号有效（接通，ON状态）＝＋3～＋15V，典型值为＋12V；信号无效（断开，OFF状态）＝－3～－15V，典型值为－12V。2．电平转换 图10－6为EIA－RS－232C与TTL电路之间进行电平转换的示意图（见下页）。?3．传输距离及通信速率 RS－232C标准规定：DTE和DCE之间最大传输距离为15m。传输数据速率不能高于20Kbps。 图10-6 EIA－RS－232C与TTL电路电平转换 10.2.2　接口信号功能1．连接器 最常用的RS－232C连接器是DB－9型连接器，如下图所示。2．RS－232C的接口信号 信号含义： 请求发送RTS（Request to send）：此信号表示DTE请求DCE发送数据。 允许发送CTS（Clear to send）：此信号表示DCE准备好接收DTE发来的数据。 数据装置准备好DSR（Data Set Ready）：此信号有效（ON状态）时表明MODEM处于可以使用的状态。 数据终端准备好DTR（Data