串行通信概述

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1、串行通信概述陈曦 （北京理工大年夜学信息与电子学院） 学号 2120110832 摘要:跟着主动化技巧的成长和逐步普及的主动化临盆，越来越多的临盆设备配 备了与运算机进行数据交换的接口，应用运算机的强大年夜处理才能对检测到的 数据进行处理，大年夜量的设备和体系采取串行通信方法进行信息交换。本文介 绍了物理层协定的串行通信技巧，包含串行通信的成长史，协定，技巧标准，以 及串行通信的成长前景。关键词:串行通信 技巧标准协定一串行通信的成长史在微型运算机中，通信（数据交换）有两种方法：串行通信和并行通信。 串行通信一一是指运算机与I/O设备之间仅经由过程一条传输线交换数据，数据 的各位是按次序依次一

2、位接一位进行传送。并行通信一一是指运算机与I/O设备之间经由过程多条传输线交换数据，数据的 各位同时进行传送。应当明白得所谓的并行和串行,仅是指1/O接口与I/O设备之间数据交换（通 信）是并行或串行。不管如何CPU与I/O接口之间数据交换老是并行。二者比较: 串行通信的速度慢，但应用的传输设备成本低，可应用现有的通信手段和通信设 备，合适于运算机的长途通信；并行通信的速度快，但应用的传输设备成本高， 合适于近距离的数据传送。串行与并行之间的对比如图:CPUV地扯鐵何忡迪信脐通僧1串行通信的特点所谓串行，是指串行接口与外设之间有通信是串行的，CPU与串行接口之间 的通信老是并行的。在串行通信中

3、，只用一根通信线在一个偏向上传输信息，这根线上既要传送 数据信息又要传送联络信息，这是串行通信的重要特点。为了能够或许辨认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，就须要通信两边事先作出一系列的通信商定，这确实是协 定。是以，串行通信的第二个特点是它的信息格局必须事先用协定商定。2 串行通信的方法按照同一时刻数据流的偏向不合可分成三种全然传送模式：全双工、双工和 单工传送。1、异步通信方法（1）异步串行方法的特点所谓异步通信，是指数据传送以字符为单位，字符与字符间的传送是完 全异步的，位与位之间的传送全然上是同步的。异步串行通信的特点能够概括为： 以字符为单位传送

4、信息。 相邻两字符间的距离是随便率性长。 接收时钟和发送时钟只要邻近就能够。 异步方法特点简单的说确实是：字符间异步，字符内部各位同步。（2）异步串行方法的数据格局（字符格局）异步串行通信的数据格局为每个字符（每帧信息）由 4 个部分构成： 1 位肇端位，规定为低电 0； 58位数据位，即要传送的有效信息； 1 位奇偶校验位； 12位停止位，规定为高电平1。异步通信方法的特点是每发送一个字符前先发送肇端位，发送完字符后再发 送停止位，以此作为两边同步的依照。这种方法对硬件要求较宽松，电路简单， 但传输效力不高。2、同步串行通信方法（1）同步串行方法的特点所谓同步通信，是指数据传送是以数据块（一

5、组字符）为单位，字符与 字符之间、字符内部的位与位之间都同步。同步串行通信的特点能够概括为： 以数据块为单位传送信息。 在一个数据块（信息帧）内，字符与字符间无距离。 接收时钟与发送进钟严格同步。（2）同步、串行方法的数据格局同步串行通信的数据格局为每个数据块（信息帧）由 3个部分构成： 2 个同步字符作为一个数据块（信息帧）的肇端标记； n个连续传送的数据 2个字节轮回冗余校验码（CRC）同步串行通信方法中一次连续传输一块数据，开端前应用同步旌旗灯号作为 同步的依照。因为连续传输一个数据块，故收发两边时钟必须相当一致，不然时 钟漂移会造成接收方数据辨认缺点。这种方法下往往是发送方在发送数据的

6、同时 也经由过程一根专门的时钟旌旗灯号线同时发送时钟信息，接收方应用发送方的 时钟来接由数据。同步串行通信方法传输效力高，但对硬件要求高，电路构造复 杂。二 串行通信技巧标准 数据传输率 数据传输率是指单位时刻内传输的信息量，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，波特率是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。在运算机中，一个符号的含义为高低电平，它们分 别代表逻辑“1”和逻辑“0”，因此每个符号所含的信息量刚好为1 比特，是以在运 算机通信中，常将比特率称为波特率，即：1波特（B） = 1

7、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 X10个字符/秒=110位/秒=110波特（Baud）运算机中常用的波特率是：110、300、 600、 1200、 2400、 4800、 9600、 19200、 28800、 33600，今朝最高可达 56Kbps. 位时刻 Td位时刻是指传送一个二进制位所需时刻，用Td表示。Td = 1/波特率=1/B例如：B=110 波特/秒， 则 Td = 1/110 - 0.0091ms 发送时钟和接收时钟 在串行通信中，二进制数据以数字旌旗灯号的旌

8、旗灯号情势显现 ,不论是发 送照样接收，都必须有时钟旌旗灯号对传送的数据进行定位。在 TTL 标准表示 的二进制数中，传输线上高电平表示二进制1，低电平表示二进制0，且每一位 连续时刻是固定的，由发送时钟和接收时钟的频率决定。 发送时钟发送数据时，先将要发送的数据送入移位存放器，然后在发送时钟的操纵下， 将该并行数据逐位移位输出。平日是在发送时钟的降低沿将移位存放器中的数据 串行输出，每个数据位的时刻距离由发送时钟的周期来划分，拜见图 8.6所示。 接收时钟 在接收串行数据时，接收时钟的上升沿对接收数据采样，进行数据位检测， 并将其移入接收器的移位存放器中，最后构成并行数据输出，如图 8.7所

9、示。 波特率因子接收时钟和发送时钟与波特率有如下关系：F = n x B那个地点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的位传输时刻为Td,贝V： Tc = 1/F , Td = 1/B获 得： Tc = Td /n 在实际串行通信中，波特率因子能够设定。在异步传送时， n = 1， 16, 64,实际常采取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。在同步通信中波特率因子必等于 1三 串行通信协定 串行通信协定常采取的有两类：异步协定和同步协定。（1） 起止式异步协定 起止式异步协定一帧数

10、据的格局如图 10-3 所示。第0-1）个字符一 第川*1个乍捋0/f氐位高位F降沿祈出F个字符的开哈数掘流向图103异步串行通信协议字符格式起止式异步协定的特点是一个字符一个字符地传输，同时每传送一个字 符差不多上以肇端位开端，以停止位停止，字符之间没有固定的时刻距离要 求。每一个字符的前面都有1位肇端位（低电平，逻辑值0）,字符本身由5 8 位数据位构成，数据有效位后面是 1 位校验位，也能够无校验位，最后是 停止位，停止位宽度为 1 位、1.5 位或 2 位，停止位后面是不定长度的余暇 位。停止位和余暇位都规定为高电平（逻辑 1），如许就包管肇端位开端处 必定有一个下跳沿。这种格局是靠肇

11、端位和停止位来实现字符的界定或同步 的，故称为起止式协定。异步通信协定在每个字符的前后加上肇端位和停止位如许一些附加位， 降低了传输效力，大年夜约只有 80 %。是以，异步协定一样用在数据传输速 度较低的场合（小于19.2 Kbit/s）。在高速传送时，一样要采取同步协定。（2） 同步协定同步串行方法的特点和数据格局（1）同步串行方法的特点所谓同步通信，是指数据传送是以数据块（一组字符）为单位，字符与字符 之间、字符内部的位与位之间都同步。同步串行通信的特点能够概括为： 以数据块为单位传送信息。 在一个数据块（信息帧）内，字符与字符间无距离。 接收时钟与发送进钟严格同步。（2）同步、串行方法的

12、数据格局 同步串行通信的数据格局如图2所示，每个数据块（信息帧）由3个部分构成： 2 个同步字符作为一个数据块（信息帧）的肇端标记； n个连续传送的数据 2个字节轮回冗余校验码（CRC）同步协定又有面向字符和面向比特两种。本处重要介绍面向字符的同步协 定。同步通信顶用一个或两个特定的字符（同步字符）来标识一次通信的开端。 通信过程中数据连续发送，数据间不留闲暇，数据信息后是两个缺点校验字符。 同步通信中一帧信息的格局如图 10-4所示。图 10-4 同步通信帧格局同步通信中同步的手段除靠数据之前加同步字符 外，也能够靠在发送和接收方之间另用一根时钟旌旗灯号线零丁传送同步旌旗灯 号来实现。这种情

13、形称为外同步。外同步帧格局如图10-4 (c)所示。响应地， 经由过程同步字符实现同步的方法称为内同步，对应的帧格局分别如图 10-4 (a)， 10-4 (b)所示。四 串行通信的成长前景EIA-232、EIA-422与EIA-485标准等串行通信技巧应用专门广，如录像机、 运算机以及专门多工业操纵设备上都配备有 EIA232 串行通信接口。USB 接口应用较为广泛。人们在市场上能够看到，每一款运算机主板都带 有许多于 2 个 USB 接口， USB 打印机、 USB 调制解调器、 USB 鼠标、 USB 音 箱、 USB 储备器等产品越来越多， USB 接口差不多占据了串行通信技巧的垄断

14、地位。今朝支撑IEEE 1394的产品有台式运算机、笔记本电脑、高精度扫描仪、数 字视频(DV)开麦拉、数码音箱(SA2.5)、数码相机等。五 结论现代临盆生活中，为了包管对体系靠得住性越来越高的要求，采取了大年夜 量主动化设备来进行日常临盆、治理和设备修理保养，既能够监控体系运起色能 和进行故障推测，又可认为修理保养供给原始材料。跟着主动化技巧的成长和逐 步普及的主动化临盆，越来越多的临盆设备配备了与运算机进行数据交换的接 口，应用运算机的强大年夜处理才能对检测到的数据进行处理。串行通信因为其 出生时刻早，应用简单便利，成本低廉，能够适应大年夜范畴长距离传输等多种 特点，一向获得各个范畴的广泛应用，专门在工业主动化范畴，大年夜量的设备 采取各类串行通信式进行连接。参考文献：1.林雪真以MCS-51单片机为核心的多站拜望模块设计初探期刊论文-福建 农机 2008(4)2张雷.梁建武.陈英 串行通信协定的研究与实现期刊论文-现代运算机(专 业版) 2006(9)3期刊论文 张忠华.ZHANG Zhong-hua单片机与PC机串行通信的实现-测控技 巧 2009,28(zl)4会群情文张忠华单片机与PC机串行通信的实现2009