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1、串行通信,简介,通信:指计算机与外设、计算机与计算机间的信息交换 通信的基本方法: 并行通信和串行通信,并行通信 将数据的各位同时在多根并行传输线上进行传输。,数据的各位同时由源到达目的地 快 多根数据线 远程费用高 数据信息不需要特定的格式,并行通信适于短距离高速通信,数据的各位依次由源到达目的地 慢 数据线少 远程, 费用低,串行通信 将数据的各位按时间顺序依次在一根传输线上传输。,0 1 1 0 1 0 1 0,串行通信适于长距离、中低速通信,通用接口:可分为并行接口和串行接口两大类。,并行接口： 连接CPU与并行外设，实现 两者间的并行通信； 在信息传送过程中，起到输出锁存或输入缓冲的
2、作用； 可以只是输出接口；可以只是输入接口；还可以成为既能输入又能输出的接口 (一个接口为双向的通道、两个接口各为输入和输出；）,串行接口： 连接CPU与串行外设，实现两者间的串行通信； 串行接口和CPU之间按并行传送，而和外设之间是一个二进制位一个二进制位的串行传送，即串行接口是按位传送的。 优点：所需传送线少，成本低，能实现远距离传输。 缺点：传送速度较慢。,通用接口:可分为并行接口和串行接口两大类。,串行通信的连接方式：单工、 半双工、双工。,mark/space串行数据格式,幅度调制是用某种电平或电流来表示逻辑“1”，称为传号（mark）；而用另一种电平或电流来表示逻辑“0”，称为空号
3、（space）。,串行数据在传输线上的形式：调幅和调频。,调幅：,曼彻斯特标准串行数据格式,兼有电平变化和频率变化来表示二进制数的0和1，逻辑1的频率比逻辑0的频率大一倍。,调频：,串行数据在传输线上的形式：调幅和调频。,数据传输率:指单位时间内传输的信息量，可用比特率和波特率来表示。 比特率：比特率是指每秒传输的二进制位数，用bps（bit/s)表示。 波特率：指每秒传输的符号数，若每个符号所含的信息量为1比特，则波特率等于比特率（即每秒传送数据的位数称为传送速，即波特率(band rate)）。,数据传输速率的单位：波特率、比特率,在计算机中，一个符号的含义为高低电平，它们分别代表逻辑“1
4、”和逻辑“0”，所以每个符号所含的信息量刚好为1比特，因此在计算机通信中，常将比特率称为波特率， 即：1波特（B）= 1比特（bit）= 1位/秒（1bps） 例如： 电传打字机最快传输率为每秒10个字符/秒，每个字符包含11个二进制位，则数据传输率为： 11位/字符10个字符/秒=110位/秒=110波特（Baud） 计算机中常用的波特率是：110、300、600、1200、2400、4800、9600、19200、28800、33600，目前最高可达56Kbps。,同步通信和异步通信：,异步通信是两个字符之间的传输间隔是任意的，每个字符前后都要用一些位数来作为分隔位，即利用起始位使收发双方
5、同步。异步通信按帧传送，每一帧包括一位起始位，5-8位数据位，0-1位校验位，1位停止位。,标准异步通信信息格式,同步通信和异步通信：,同步通信： 许多字符（5-8位）组成一个信息组，字符一个接一个的传输，每组信息的开始加上同步字符，通知收方，开始接收数据，同步传输不允许有间隙。 在同步通信时所使用的数据格式根据控制规程分为面向字符及面向比特的两种。,同步通信： (1)面向字符型的数据格式：面向字符型的同步通信数据格式可采用单同步、双同步及外同步3种数据格式。,单同步是指在传送数据之前先传送一个同步字符“SYNC” 双同步则先传送两个同步字符“SYNC”。接收端检测到该同步字符后开始接收数据。
6、 外同步通信的数据格式中没有同步字符，而是用一条专用控制线来传送同步字符，使接收方及发送端实现同步。当每一帧信息结束时均用两个字节的循环控制码CRC为结束。,同步通信3种数据格式：,同步通信： (2)面向比特型的数据格式：根据同步数据链路控制规程(SDLC)，面向比特型的数据以帧为单位传输，每帧由6个部分组成。第1部分是开始标志“7EH”；第2部分是一个字节的地址场；第3部分是一个字节的控制场；第4部分是需要传送的数据，数据都是位(bit)的集合；第5部分是两个字节的循环控制码CRC；最后部分又是“7EH”，作为结束标志。面向比特型的数据格式。,采用同步方式传输数据，收发双方必须使用同一个时钟
7、进行协调，用于确定串行传输中每一位的位置。接收方可利用同步字符将内部时钟与发送方保持同步，然后把同步字符后面的数据逐位移入，并转换成并行格式，供CPU赌徒，直到收到结束符为止。,波特率:,接收时钟和发送时钟与波特率有如下关系： F = n B,每秒钟传送二进制代码的位数称为波特率（Baud Rate）,这里F 是发送时钟或接收时钟的频率； B 是数据传输的波特率； n 称为波特率因子。 设发送或接收时钟的周期为Tc，频率为F位传输时间为Td，则： Tc = 1/F , Td = 1/B 得到： Tc = Td /n 在实际串行通信中，波特率因子可以设定。在异步传送时，n = 1，16，64，实
8、际常采用n = 16，即发送或接收时钟的频率要比数据传送的波特率高n倍。在同步通信时，波特率因子n必须等于1。,同步传输要求接收/发送采用同一时钟频率进行数据传输和采样 ，传输数据时，还要同时传输时钟信号，一个信息帧中包括许多字符，每个帧用同步字符作为开始发送的标志，接收端能识别同步字符。 异步传输时接收时钟和发送时钟可以不同，频率接近即可。,例：波特率=9600bps，波特率因子=16，则接收时钟和发送时钟频率=960016=153600Hz,异步通信的发送时钟和接收时钟： 发送时钟： 发送端需要用时钟来决定每一位对应的的时间长度。 接收时钟： 接收端也需要一个时钟来测定每一位的时间长度。
9、两个时钟的频率可以是位传输率的16倍、32倍或64倍，这个倍数为波特率因子，位传输率称为波特率。,异步通信的发送时钟和接收时钟： 比如波特率因子为16时，通信时，接受端在检测到电平由高到低变化后，开始计数，计数时钟就是接收时钟，当计到8个时钟后，就对输入信号进行采样，如仍为低电平，则确认为是起始位，不是干扰信号，此后，接受端每隔16个时钟脉冲对输入线进行一次采样，直到各个位都已经输入停止。 计算机之间的异步通信速率一经确定后，一般不应变动，但通信的数据是可变动的，也就是数据组之间的空闲位是可变的。,传统串行接口标准-EIA RS-232C 常用的串行通信总线接口，1969年推出，包括9芯和25
10、芯两种类型，对串口通信接口的信号特性、电气特性和机械特性作出了明确规定。,常用串行接口,RS-232C接口特点： 数据信号传输速率20Kbit/s，最大传输距离15m，12V供电。 缺点：数据传输速率慢，传输距离短。 电平转换： 计算机本身及I/O芯片大多采用TTL电平，即0-0.8V表示逻辑0，2-5V表示逻辑1，为此，发送数据时可采用MC1488将TTL电平转换为RS-232C电平，接收数据时可采用MC1489将RS-232C电平转换为TTL电平。,RS-449 1977年公布，1980年成为标准，可代替RS-232C ，比RS-32C传输速率高，通信距离远，噪声低。,常用串行接口,RS-
11、422A 1977年公布，1980年成为标准，传输速率10Mbit/s，通信距离120m，若90Kbit/s，通信距离1200m，全双工。,常用串行接口,RS-423A 采用差分接收器，兼容RS-232C，传输速率300Kbit/s，通信距离1200m。,RS-485 是RS-422A的变形，半双工，可节省信号线。,USB 1996年公布，传输速率有两种：12Mbit/s和1.5Mbit/s ，最多可支持127个设备，即插即用，5V供电，连接点的距离可达5m，USB2.0版传输速率可达300-400Mbit/s，USB3.0版传输速率可达4GMbit/s。 4种传输方式：控制传输、同步传输、中断传输、批传输。,常用串行接口,IEEE-1394 高性能的串行总线，主要用于硬盘和视频信号的外设，安装方便，但价格较高。,结束,
