《第九章节串行通信接口幻灯片》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第九章节串行通信接口幻灯片（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第九章 串行通信接口,9.1 串行传送的基本概念 一、串行传送的特点 在一根传输线一位一位的传送，这根线既作联络线，又作数据线 数据格式有固定的要求 对信号的逻辑定义与TTL不兼容 速率需要控制，要求双方约定通信传输的波特率,二、串行数据传送方向 串行通信中，数据通常是在二个站（点对点）之间进行传送，按照数据流的方向可分成三种传送模式: 1.全双工(Full Duplex） 数据的发送和接收分别由两根可以在两个不同的站点同时发送和接收的传输线进行传送，通信双方都能在同一刻进行发送和接收操作，选择的传送方式称为全双工制。,特点：每一端都有发送器和接收器 有二条传送线 应用：交互式应用，远程监测控
2、制,2.半双工（Half Duplex） 使用同一根传输线，既可发送数据又可接收数据，但不能同收送数据，这样的传送方式就是半双工（Half Duplex）制， 如图9.2所示。,特点：每端需有一个收/发切换电子开关 因有切换，会产生时间延迟 应用：打印机串口，单向传送设备，发送器接收器,三、信号的调制和解调 计算机的通信是要求传送数字信号，而在进行远程数据通 信时，线路往往是借用现有的公用电话网，但是，电话网是为 音频模拟信号的设计的。一般为3003400Hz，不适合于数据 信号。 因此需要对二进制信号进行调制，以适合在电话网上传输 相应的音频信号，在接收时，需要进行解调，还原成数字信号。,1
3、. 什么叫调制? 所调调制就是进行波形变换。或者说进行频谱变换，就是将基带数字信号的频谱变换成适合于在模拟信道中传输的频谱。 2. 作用: 调制器(Modulator)是一个波形变换器,它将基带数字的波形变换成适合于模拟信道传输的波形。 解调器是一个波形识别器,将模拟信号恢复成原来的数字信号。,最基本的调制方法有以下几种： （1）调幅（AM） 即载波的振幅随基带数字信号而变化. “1”对应有载波 “0” 对应无载波,3. 调制方法:,（2）调频（FM）参见图9.4 即载波频率随数字信号而变化 “0”对应”f1” “1”对应“f2”,(3)调相（PM） 即载波初始相位随基带数字信号而变化. “
4、0”对应相位0度 “1”对应相位180度,四、信息的检错与纠错 串行数据在传输过程中，由于干扰而引起误 码是难免的， 这直接影响通信系统的可靠性，对通信中的检/纠错能力是衡是 一个通信系统的重要内容。 检错：如何发现传输中的错误，称为检错。 纠错：如何消除错误，称为纠错 例：奇偶校验检错 方阵码检错 循环冗余码（CRC）检错 方阵码检错技术： 采用奇偶校验与“检验和”的综合。 7位编码后附加1位奇偶位。,若干个字符组成一个数据块列成方阵，列向接位相加产生 一个单字节检验和附加到数据块未尾。 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1
5、1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 五、传输速率 1. 波特率： 是指在串行通信中，在基本波传输的情况下，每秒钟传送的二进制脉冲的数目。 用波特率表示：即1波特=bit/s （位/秒）,奇偶位,常用的标准波特率：110，300，1K，1.2K，2.4K，4.8K，9.6K，19.2K，56K 2.字符速率： 是指每秒所传输的字符数，这个概念使用少。 字符速率与波特率的关系： 1个字符：1个起始位+8个数据位+1个偶数位+2个终止位=12位 如果波特率：12000 则字符速率：12000/12=1000字符/s,3.发送和接受时钟 在串行传送过
6、程中，发送时钟的作用 （1）对数字波形定时发送和接受 （2）对数据传输进行同步控制 在发送数据时，发送器在发送时钟下降沿作用下将发送移位寄存器按位串行移位输出 在接受数据时，发送器在发送时钟上升沿作用下将数据按位移入移位寄存器 另外，在数据传输过程中，收方进行同步检测的角度来看，接受时钟成为保证数据接受正确的依据。 4.波特因子 发送/接受1位数据所需的时钟脉冲个数 时钟频率n波特率,六、串行通信的基本方式 （1）异步式通信方式 以字符为单位进行传送。一个字符可以随机的出现在数据流中，接受端并不知道，故称为异步通信。 （2）同步串行通信 以数据块为信息传送单位，一旦数据传送开始，字符和字符之间
7、是同步的。,9.2 串行通信的数据格式(自学）,通信协议： 是指通信双方的一种约定，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一规定。也称通信控制规程。,ISO（Inter national Standard Organization）国际标准化组织。 OSI（Open System Interconnection）开放系统互连参考模型。,一、起止式异步通信数据格式 1.格式 每个字符总是以起始位开始（“0”），以停止位（“1”）结束。,字符之间没有时间间隔要求 字符后一位校验位（可没有）,2.特点：是一个字符一个字符传输 二、面向字符的同步通信格式 1.功能： 是一
8、次传送若干个字符组成的数据块，并且规定了10个特殊,字符作为这个数据块的开头与结束标志以及整个传输过程的控 制信息。 2.数据格式（一帧）,3.特定字符的定义： SYN：同步字符（Synchronous），表示一帧的开始； SOH：序始字符（Start of Header），表示标题的开始； 标题：包括原地址，目的地址，路由指示等信息； STX：文始字符（Start of Text），表示正文开始。 FTB/ETX：组终/文终字符（End of Text） ETB（End of Transmission Block）,特点： 一次传送是一个数据块，传输效率提高了； 采用了一些传输控制字，增加了
9、通信控制能力和校验能力； 存在问题：由于数据字符与特定字符可能代码相同，发生误 解，因此，在数据字符前插入转义字符DLE，以示区别。这种 方式称为“字符填充”。 三、面向比特的同步通信数据格式(自学） 1.最有代表性的是： IBM的SDLC（Synchronous Data Link Control），同步数据链路控制规程。 ANSI的ADCCP（Advanced Data Communication Control Procedure）。,ISO的HDLC（High Level Data link Control）高级数据链路控制规程。 DEC公司DDCMP（Digital Data Com
10、munication Message protocol）。 2.协议的特点： 1）所传输的一帧（frame）数据（或称数据包）可以是任意二进制位。 2）通过约定的位组合模式（标志字节）来标志帧的开始和结束。 注意： HDLC作为国际标准ISO3309； ADCCP作为美国国家标准； 我国相应国家标准GB-7496，这几个协议均大同小异。,3.HDLC 格式：,8位,8位,8位,16位,8位,0位,（1）标志场： SDLC/HDLC规定所有信息传输必须以一个标志字节开始中， 且以同一个字节结束，这个字节为01111110，二个标志字节之 间构成一个完整的信息单位，称为一帧（frame） （2）地
11、址场：（Address Field） A场用来规定与之通信的次站的地址。,A场的宽度：8（SDLC规定） 任意长度HDLC （3）控制场（Control Field） 用来规定若干命令。（8位：SDLC 16位：HDLC） （4）信息场（Information Field） 包含有要传送的数据，当上场为0时，则这一帧主要是控制命令。 帧校验场（FC，Frame Check） 3.实际应用时的两个技术问题 （1）“0”位插入/删除技术 存在问题的提出：如上所述，标志字节：以01111110，但 在为了把它们区别开，采用了“0”位插入和删除技术。,方法：遇到连续5个“1”就自动插入一个“0”。 如
12、： 原始 插入后 删除后 01111110 011111010 01111110 11111111 111110111 11111111 2. SDLC/HDLC异常结束 若在发送过程中出现错误，则用异常结束符（A60H）结束。 如： HDLC 规定：7个连续“1”为失效字符； SDLC 规定：8个连续“1”为失效字符；,9.3 串行接口标准 一、EIA-RS-232接口标准 RS-232标准是美国EIA（电子工业联合会）与BELL等公司一起开发的，1969年公布的通信协议，适合的数据传输率：020Kbps。 1.电气特性 RS-232对电气特性，逻辑电平和各种信号线的功能都作了规定。 逻辑“
13、1”=-3V-15V “0”=+3V+15V 与TTL逻辑电平不一样，可用TTL/EIA电平转换器进行，如 MC1488，MC1489IC。,采用EIA电平比TTL电平具有更强的抗干扰性能。 另外，MAX232省电可连接二对收/发线，只用单电源。 2.机械特性 1）连接器（Connector） 常用二种： DB-25型，25脚，只用9个信号（2个数据线，6个控制线，1个地址），如下图所示。,DB-9型 9针，9针全用，如下图。,2.电缆长度 RS-232直接连接的最大物理距离15M，通信速率20Kbps。 3.RS-232C接口信号的定义。见书216表9.2。 25线：数据线4条（2，3，14
14、，16） 控制线11条（4，5，6，8，12，13，19，20，22，23） 定时信号线3条（15，17，24） 地线2条（1，7） 备用5条（9，10，11，18，25） 未定义 4.信号线的连接 1）近距离连接（15m） 只用3条线（发送线TXD，接收线RXD，信号地线）,2.远距离连接（15m） 1）需用MODEM和专用电话线 2）需用29条信号线（在接口与MODEM之间）,二、RS-422/RS-423接口标准（自学） 1.特点： （1）采用平衡发送器和差动接收器，由于是双线传输，大大提 高了抗共模干扰的能力。 因为是两条传输线的电位差决定逻辑电平 AA-BD +2V，表示“0” （2
15、）传输速率 10Mbps（15m时） 90Kbps（1200m时） 2.连接,2）RS-423 1.连接：,2.特点： 采用单端发送器和差动接收器，由于是差动接收器，提高了抗 共模干扰能力。 数传率：100Kbps/90m时 1Kbps/1200m时 逻辑“1”，4V6V 逻辑“0”，-4V-6V,三、RS-485接口标准（自学） 1.特点： （1）兼容RS-422A，扩展RS-422A的功能； （2）允许在电路中有多个发送器和允许一个发送器驱动多个接收器，多达32个收/发器； （3）搞干扰能力强，传送距离远，传输速率高。 数传率：100Kbps 1.2Km 不用MODEM 9.6Kbps 1
16、5Km 10Mbps 15m 四、几种标准的比较 见书224，表9.5列出，RS-232，423，422，485几种标准的 工作方式，直接传输最大距离，最大数传率等参数。,9.4 串行通信接口任务 一、串口的基本任务 （1）实现串行数据格式化 （2）进行串，并转换 （3）控制数据传输率 （4）可靠性检验 （5）进行电平转换 （6）提供符合EIARS232接口标准所要求的信号线 二、串口电路的组成（P225) 可编程串行接口芯片，波特率发生器，电平转换器，地址译码器,9.5 用8251A组成的串行接口,一、8251A的内部逻辑与外部信号 1.结构框图 8251A是通用同步异步接收/发送器 （USART:Universal Synchronous/Asynchronous Receiver and Transmitter）,功能：异步起止协议 同步面向字符协议 组成：接收器、发送器、调制控制、读/写控制、数据总线缓冲器
