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1、2018/9/15,1,9.3 可编程串行通讯接口SIO,9.3.1 串行通信基础工作方式、同步方式、通信协议、物理标准 9.3.2 串行通信的接口标准EIA RS-232C 9.3.3 可编程串行通信接口8250连接、编程、应用,2018/9/15,2,9.3.1 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。优点：传输线少，成本低，传输距离远,2018/9/15,3,1. 串行通信的工作方式,发送器,接收器,发送器/接收器,发送器/接收器,发送器/接收器,发送器/接收器,单工,半双工,全双工,2018/9/15,4,远距离通信时需要通过普通电话网络
2、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,2. 调制与解调,2018/9/15,5,三种调制方式,根据载波 Asin(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
3、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),2018/9/15,6,0,0,1,1,0,1,0,0,0,1,0,调幅,调频,调相,数字信号,数字信息,三种调制方式的调制波形图,2018/9/15,7,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
4、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”。,3. 数据校验,2018/9/15,8,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)(其最高阶和最低阶系数必须为1)，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
5、；接收方收到后，用G(x)去除它，若有余数，则传输有错。,2018/9/15,9,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
6、所以，若接收的T(x)正确，则它肯定能被G(x)除尽。,2018/9/15,10,CRC校验码的检错能力： 可检出所有奇数个错 可检出所有单/双比特错 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+1,2018/9/15,11,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位数据。 根据采用统一时钟还是本地局部时钟，分为同步传输和异步传输两种。 同
7、步传输用一个时钟确定一个数据位 同步传输用多个时钟确定一个数据位,4. 同步通信和异步通信,2018/9/15,12,同步传输的时钟定时方法,数据（61H）,位 0,1,1,0,0,0,0,1,先发送高位(MSB),发送方在时钟信号的下降沿发送字节,接收方在时钟信号的上升沿接收字节,时钟,2018/9/15,13,同步传输需要定义一个帧的开始和结束。通常用1个同步字符(标志符)来表示。,同步通信的帧格式,2018/9/15,14,异步传输的时钟定时方法,数据 （61H）,1,0,0,0,1,1,停止位,异步传输先发送低位(LSB),发送方利用内部时钟来决定什么时候发送每个位,接收方检测开始信号
8、的下降沿，然后利用它的内部时钟从每一位的中间接收该位,位 0,0,起始位,LSB,MSB,2018/9/15,15,3. 同步通信和异步通信,串行异步通信格式 一帧字符用起始位和停止位同步Fig 4-3-1,2018/9/15,16,2） 串行通信的类型和数据位的检测方式,串行同步通信格式 用同步字符完成同步 Fig 4-3-2,2018/9/15,17,串行通信数据位的检测 时钟周期 ：Tc 数据位间隔：Td Tc = Td / K K：波特率因子（16，32，64）,2018/9/15,18,3）串行通信协议, 异步通信协议 同步通信协议,2018/9/15,19, 异步通信数据格式,20
9、18/9/15,20, 串行同步通信协议,BISYNC（Binary Synchronous Communication）：SYN（1或多）、STX（起始控制符）、DATA FIELD（100或更多字节）、ETX（结束控制符）、BCC（块校验字符）、PAD（帧结束FFH） SDLC（Serial Data Link Control）：IBM 用于计算机网络中SYNC（Flag byte 01111110）、Address field（8bits）、Control field（8bits）、Data field（k bits）、Frame check（16 bits）、End flag（0111
10、1110）,2018/9/15,21, 串行同步通信协议,2018/9/15,22,4）物理标准,通信速率串行通信接口标准信号的调制和解调,2018/9/15,23,通信速率,波特率：bits / S 波特，与距离成反比 100， 300， 600， 1200。 2400， 4800， 9600， 19200。,2018/9/15,24,串行通信接口标准：EIA RS-232C 控制信号的定义,2018/9/15,25,串行通信接口标准：RS-232C 信号电平标准,Fig 4-3-4,2018/9/15,26,信号的调制和解调,长距离传输时传输介质频带限制 把发送代码调制成正弦波 调频 Fr
11、equency Modulation1：2100Hz0：1070Hz 调相移 Frequency Shift Keying,2018/9/15,27,信号的调制和解调,Fig 4-3-5,2018/9/15,28,9.3.2 可编程串行通信接口 8251,1） 功能与结构2） 8251的编程,2018/9/15,29,1）8251 的功能与结构,2018/9/15,30,2）8251的编程,模式REG 控制REG 状态REG 初始化流程,2018/9/15,31,Fig 9.3.7 模式寄存器,2018/9/15,32,Fig 9.3.8 控制寄存器,2018/9/15,33,Fig 9.3.9 状态寄存器,2018/9/15,34,Fig 9.3.10 初始化流程,2018/9/15,35,9.4,2018/9/15,36,2018/9/15,37,2018/9/15,38,2018/9/15,39,RS-232连接器连接方式,
