第4章 串行通信及接口(1)

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1、第4章 串行通信及接口第4章 串行通信及接口 串行通信的基本概念 可编程串行接口芯片-Ins 8250A 习题串行通信的基本概念 数字信号的并行传输和串行传输D0D7STRACK017017CP1 CP2CPUOUT XXXH，ALIN AL，XXXHCPU10100011串行通信的基本概念 全双工方式和半双工方式 全双工方式：用不同的通路同时进行发送和接收； 半双工方式：输入和输出使用同一通路，或者发送或者接收。串行通信的基本概念 串行通信的同步方式 字符同步方式（异步同步方式，起止式同步方式）：以字符为单位进行传输，在发送每个字符之前发送一个同步参考信号。 位同步方式：发送端对每位数据位都

2、带有同步信息。可以在发送数据的同时发送同步的时钟脉冲，也可以通过编码将数据和时钟一起发送。串行通信的同步方式 字符同步方式（异步同步方式，起止式同步方式）：以字符为单位进行传输，在发送每个字符之前发送一个同步参考信号。起始位起始位58个字符个字符奇奇/偶校验位偶校验位停止位停止位间隔间隔起始位起始位串行通信的同步方式 位同步方式：发送端对每位数据位都带有同步信息。可以在发送数据的同时发送同步的时钟脉冲，也可以通过编码将数据和时钟一起发送。017CP1数据数据017017编码017时钟解码CP串行通信的同步方式 发送时钟：发送端需要用时钟决定每一位对应的时间长度，叫发送时钟； 接收时钟：接受端需

3、要用时钟决定每一位对应的时间长度，叫接收时钟； 上述两个时钟的频率可以是位传输率的16、32、64倍，叫波特率因子； 波特率：每秒钟所传输的数据位数叫波特率； 信号的发送与侦测：通用异步通信收发器(UART): universal asynchronous receiver and transmitter串行通信的同步方式 *异步通信：两个字符之间的传输间隔是任意的，所以，每个字符的前后都要用一些数据位来做分隔位；接收方和发送方时钟频率不必完全一样，不超过一定允许范围即可； *同步通信：将许多字符组成一个信息组，这样字符可以一个接一个传输，但是，在每组信息(通常称为信息帧)的开始要加上同步字符

4、，在没有信息要传输时，要添上空字符，因为同步方式不允许有间隙；一般将同步字符和空字符用同一个代码。 *同步方式和异步方式比较： 同步方式的信息有效率高。 同步方式需传输时钟信号。串行通信的同步方式举例 例、异步传输过程：设每个字符对应1个起始位、7个信息位、1个奇偶校验位和1个停止位，如果波特率为1200bps，那么，每秒钟能传输的最大字符数为1200/10120个。 例2 、同步传输：用1200bps的波特率工作，用4个同步字符作为信息帧头部，奇偶校验，那么，传输100个字符所用的时间为8(100+4)/12000.6933s，这就是说，每秒钟能传输的字符数可达到100/0.6933144个

5、。 在同样的传输率下，同步传输时实际字符传输率要比异步传输时高。数据编码技术数字数据数字数据模拟数据模拟数据数字传输数字传输模拟传输模拟传输曼彻斯特曼彻斯特/差分差分编码编码调制解调调制解调PCM调制解调（频分复用）调制解调（频分复用）数据编码技术-数字数据的数字编码1 0 1 1 0 0 1 0不归零制编码不归零制编码时钟时钟曼彻斯特编码曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码数据编码技术-数字数据的模拟编码技术数据数据调幅调幅调频调频调相调相 0 1 0 1 1串行通信标准 RS-232-C：EIA1969年发布的串行数据交换标准。 RS-449-C：EIA1977年发布的串行数据交换

6、标准。 RS-485：适合于点到多点的串行数据交换标准。 USB：通用串行总线规范。 IEEE 1394：Fire Wire“火线”RS-232-C DTE (Data Terminal Equipment) 是数据终端设备，是具有一定的数据处理能力和发送、接收数据能力的设备。 DCE (Data Circuit-terminating Equipment)是数据电路端接设备，它在 DTE 和传输线路之间提供信号变换和编码的功能，并且负责建立、保持和释放数据链路的连接。 RS-232-C 机械特性：DB25型，25Pin，DTE端为插针，DCE端为插孔。 电气特性：逻辑1输出为-5V-15V，

7、逻辑0输出为+5V+ 15V，逻辑1接收为-3V25V，逻辑0接收为+3V+25V。输入输出均需要电平转换电路（如MC1488/1489）。 功能特性：主要引脚的作用，TD/RD为发送/接收数据，DTR/DSR为数据终端准备好/数据设备准备好，RTS/CTS为请求/允许发送，RI/CD为振铃指示/载波检测（用于MODEM）。 规程特性：DTE置DTR为ON，DCE置DSR为ON（建立连接），DTE要发送数据时置RTS，DCE置CTS，则DTE可通过TD/RD发送/接收数据。结束时拆除连接，即DTE将DTR置OFF，DCE将DSR置OFF（简化）。RS-232-CDTEDCEDCE串行比特传输信

8、号线与控制线用户环境通信环境用户设施通信设施DTE信号线与控制线用户设施用户环境DTE 通过 DCE与通信传输线路相连 RS-232-CEIA-232/V.24 的信号定义的信号定义 (1) 保护地(2) 发送数据TxD(3) 接收数据RxD(4) 请求发送RTS(5) 允许发送CTS(6) DCE 就绪DSR(7) 信号地(8) 载波检测CD(20) DTE 就绪DTR(22) 振铃指示RIDTEDCE计算机或终端调制解调器RS-232-C两个两个 DTE 通过通过 DCE进行通信的例子进行通信的例子 EIA-232/ V.24 接口接口调制解调器调制解调器DTE-ADTE-BDCE-ADC

9、E-BEIA-232/ V.24 接口接口调制解调器调制解调器网网 络络P42置置DTR；TxD发发送电话号码送电话号码置置RI置置DTR产生载波；置产生载波；置DSR检测载波；置检测载波；置CD和和DSR；产生载；产生载波波检测载波；置检测载波；置CD置置RTS置置CTSDTE-A发送数据；发送数据；DTE-B接收数据接收数据RS-232-C插头插头插座插座计算机虚拟调制解调器计算机（1）保护地（2）发送（3）接收（4）请求发送（5）允许发送（6）DCE 就绪（7）信号地（8）载波检测（20）DTE 就绪（22）振铃指示（1）保护地（2）发送（3）接收（4）请求发送（5）允许发送（6）DCE

10、 就绪（7）信号地（8）载波检测（20）DTE 就绪（22）振铃指示RS-449-C的电气特性 RS-423A：采用非平衡线路，每一路信号均为单端输出差分输入，每个方向一个回线，从而使串音干扰减小。输出电压为3.6V6V,输入门限电压为-0.2V+0.2V。10m以内可达300Kbps。 RS-422A：采用平衡线路，每一路信号均为差分输出差分输入，每路信号一个回线，抗干扰能力很强。输出电压为2V6V,输入门限电压为-0.2V+0.2V。10m以内可达10Mbps。 RS-232-C：单端输出单端输入，功用一个地线，抗干扰能力较差。15M以内21Kbps。TDRDTDRDTDRDRS-232-

11、CRS-423ARS-422ARS-485的电气特性 在RS-422A的基础上对发送器和接收器正加了控制信号，保证任何时候只允许一个发送器处于发送状态。TDRDRS-485RD发送控制接收控制接收控制RD TD发送控制TD发送控制接收控制USB的特点 即插即用和热插拔功能（不用重新启动） 灵活多用（127台不同种类的设备，如调制解调器、数字相机、扫描仪、彩色打印机等） 直接供电(读卡器 、摄像头 、 游戏柄等耗电少的设备可直接由USB接口供电，最大可获得500mA的电流 传输距离在全速传输时(使用4芯电缆)连接距离为5mUSB的传输方式 控制传输方式：类似于查询方式，用来配置和控制主机到USB