《串行通信接口 》ppt課件

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1、第八章串行通信接口并行通信雖然同時可傳送多位數(shù)據(jù)，但如果用于長距離傳輸就必然需要大量的通信線路和中繼設(shè)備等，而且在技術(shù)上也非常困難。因此，并行通信不適宜于長距離的通信(如計算機(jī)網(wǎng)絡(luò))。在長距離的通信中，往往使用串行通信。串行通信就是指用串行傳輸?shù)姆绞絹硗瓿傻耐ㄐ?。串行傳輸是在一條通信線路上把要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)以二進(jìn)制位一位一位地順序地發(fā)送到接收端，由接收端再組裝成相應(yīng)的數(shù)據(jù)。串行通信是現(xiàn)代通信網(wǎng)和計算機(jī)網(wǎng)的基礎(chǔ)?，F(xiàn)在，串行通信也大量應(yīng)用于計算機(jī)與周邊設(shè)備之間的通信。8.1串行通信基礎(chǔ)通信指計算機(jī)與外部設(shè)備

2、或者其他計算機(jī)之間的通信。串行通信所需的信號線較少，并且可以利用現(xiàn)有的電話網(wǎng)傳送信息，特別適合于遠(yuǎn)距離傳送。對于計算機(jī)與距離較近的外部設(shè)備之間的通信也常常使用串行方式。和并行通信相比，串行通信有以下一些特點。1.在進(jìn)行串行傳輸之前必須將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)流；在接收端又要將收到的串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)。即并-串轉(zhuǎn)換和串-并轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換通常是以字節(jié)為單位進(jìn)行的。2.傳輸?shù)亩M(jìn)制位流中必須包含數(shù)據(jù)流和控制流?？刂屏饔糜诮邮斩丝刂茢?shù)據(jù)的組裝、識別數(shù)據(jù)的真?zhèn)巍?.通信的雙方約定串行通信的數(shù)據(jù)格式。這種

3、約定就是串行通信協(xié)議。4.串行通信中常常需要進(jìn)行邏輯關(guān)系和邏輯電平的轉(zhuǎn)換。5.串行通信中的物理傳輸手段各不相同。6.串行通信用于計算機(jī)與其周邊設(shè)備間的信息交換時，連接線路簡單。本節(jié)將介紹串行通信的基本概念、主要幾種串行通信協(xié)議的數(shù)據(jù)格式以及主要的串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)。8.1.1串行通信中的基本概念1.串行數(shù)據(jù)傳送方向在串行通信中，數(shù)據(jù)通常是在兩個點(如終端和微機(jī)、微機(jī)和微機(jī))之間進(jìn)行傳送，按照數(shù)據(jù)流的方向可分成3種基本的傳送方式：單工、半雙工和全雙工。(1)單工。在通信雙方的一方只發(fā)送數(shù)據(jù)，而另一方只接

4、收數(shù)據(jù)，這樣在它們之間的傳輸線上數(shù)據(jù)就只向一個方向流動，即從發(fā)送方到接收方。這種傳送方式就是單工制(SimplexSystem)。(2)半雙工。若使用同一條傳輸線既作接收又作發(fā)送，雖然數(shù)據(jù)可以在兩個方向上傳送，但通信雙方不能同時收發(fā)數(shù)據(jù)，這樣的傳送方式就是半雙工(HalfDuplexSystem)制。采用半雙工時，通信系統(tǒng)每一端的發(fā)送器和接收器，通過收/發(fā)開關(guān)轉(zhuǎn)接到通信線上，進(jìn)行方向的切換，因此，會產(chǎn)生時間延遲。收/發(fā)開關(guān)實際上是由軟件控制的電子開關(guān)。(3)全雙工當(dāng)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收分流，分別由兩根不

5、同的傳輸線傳送時，通信雙方都能在同一時刻進(jìn)行發(fā)送和接收操作，這樣的傳送方式就是全雙工(FullDuplexSystem)制。在全雙工方式下，通信系統(tǒng)的每一端都設(shè)置了發(fā)送器和接收器，因此，能控制數(shù)據(jù)同時在兩個方向上傳送。全雙工方式無需進(jìn)行方向的切換，因此，沒有切換操作所產(chǎn)生的時間延遲，這對那些不能有時間延誤的交互式應(yīng)用(例如遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制系統(tǒng))十分有利。目前多數(shù)終端和串行接口都為半雙工方式提供了換向能力，也為全雙工方式提供了兩條獨立的引腳。在實際使用時，一般并不需要通信雙方同時既發(fā)送又接收，像打印機(jī)這

6、類的單向傳送設(shè)備，半雙工甚至單工就能勝任，也無需倒向。2.串行通信中的同步在串行傳輸數(shù)字信號時，在接收端必須要有移位時鐘脈沖來控制將信號逐位讀入(一般使用時鐘脈沖的上升沿在數(shù)據(jù)脈沖位的中間時刻將數(shù)據(jù)逐位移入移位寄存器)，然后按某種方式組裝成與發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)完全相同的接收數(shù)據(jù)。這種讓時鐘脈沖與數(shù)據(jù)脈沖之間的頻率和相位保持一致的機(jī)制以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)裝配就叫做同步，實現(xiàn)同步的技術(shù)就是同步方式。串行通信中的同步有異步方式和同步方式兩類。(1)異步方式異步方式是一種字符同步方式。所謂異步是指所傳數(shù)據(jù)的每兩個字符

7、之間的間隔時間可以不相等。這種傳輸每個字符以起始位開頭，以停止位結(jié)束，中間是被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位，每位數(shù)據(jù)位都與發(fā)送端同步，所以又稱為起止式同步方式。這種方式在傳輸?shù)膬啥酥g傳送的每個字符都要同步一次。因此，每個字符都是一個獨立的信息單位(稱為一幀)。發(fā)送端，在發(fā)送每一個字符的串行數(shù)據(jù)前加一個起始位，在數(shù)據(jù)位結(jié)束時加一位奇偶校驗位(可選)、一到二位結(jié)束位，這就是異步傳送完整的一幀。起始位是低電平，結(jié)束位是高電平。所發(fā)送的位寬等于發(fā)送端的移位時鐘脈沖的周期寬度，即發(fā)送是在移位時鐘脈沖的控制下把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成

8、串行數(shù)據(jù)的。接收端，為了正確的接收數(shù)據(jù)就必須采用和發(fā)送端相同頻率的移位時鐘脈沖。由于接收端與發(fā)送端不是同一時鐘源，因此接收頻率和發(fā)送頻率可能會有一些誤差。為了保證采樣精度，接收移位時鐘脈沖采用頻率是發(fā)送時鐘頻率N倍的時鐘源經(jīng)過N分頻(方波分頻)得到。接收端的接收過程為：接收端在初始狀態(tài)時分頻器輸入被禁止輸出就為低電平，當(dāng)收到收到起始位的負(fù)跳變時，分頻器輸入頻率被允許，當(dāng)分頻器計數(shù)到N/2時將輸出高電平。這個上升沿將再次采樣輸入信號，如果還是低電平就認(rèn)為是起始位，在下一