串行通信和并行通信的詳解.ppt

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1、第八章數(shù)據(jù)通信本章學(xué)習(xí)目標(biāo)了解通信的有關(guān)概念掌握串行通信和并行通信的原理掌握常見(jiàn)串行接口(RS232/RS485/SPI/I2C)的原理及應(yīng)用方法掌握單片機(jī)并行接口的擴(kuò)展方法1/367§8.1通信的有關(guān)概念通信：計(jì)算機(jī)的CPU與外部設(shè)備之間，以及計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)之間的信息交換。通信分類：并行通信和串行通信2/367并行通信以字節(jié)（Byte）或字節(jié)的倍數(shù)為傳輸單位一次傳送一個(gè)或一個(gè)以上字節(jié)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的各位同時(shí)進(jìn)行傳送適合于外部設(shè)備與微機(jī)之間進(jìn)行近距離、大量和快速的信息交換。計(jì)算機(jī)的各個(gè)總線傳輸數(shù)據(jù)

2、時(shí)就是以并行方式進(jìn)行的。并行通信的特點(diǎn)就是傳輸速度快，但當(dāng)距離較遠(yuǎn)、位數(shù)較多時(shí)，通信線路復(fù)雜且成本高。3/367串行通信通信雙方使用一根或兩根數(shù)據(jù)信號(hào)線相連，同一時(shí)刻，數(shù)據(jù)在一根數(shù)據(jù)信號(hào)線上一位一位地順序傳送，每一位數(shù)據(jù)都占據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間長(zhǎng)度。與并行通信相比，串行通信的優(yōu)點(diǎn)是傳輸線少、成本低、適合遠(yuǎn)距離傳送及易于擴(kuò)展。缺點(diǎn)是速度慢、傳輸時(shí)間長(zhǎng)等。如計(jì)算機(jī)上常用的COM設(shè)備、USB設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通信等設(shè)備都采用串行通信。4/367一、串行通信的相關(guān)概念1、串行通信的分類（1）按照串行數(shù)據(jù)的同步方式分

3、類按照串行數(shù)據(jù)的同步方式，串行通信可以分為同步通信和異步通信兩類5/3671）異步通信在異步通信(AsynchronousCommunication)方式中，接收器和發(fā)送器使用各自的時(shí)鐘，它們的工作是非同步的。在異步傳送中，每一個(gè)字符要用起始位和停止位作為字符開(kāi)始和結(jié)束的標(biāo)志，以字符為單位一個(gè)個(gè)地發(fā)送和接收。6/367典型的異步通信格式如圖所示。圖8-1異步通信的格式7/367異步傳送時(shí)，每個(gè)字符的組成格式首先用一個(gè)起始位表示字符的開(kāi)始；后面緊跟著的是字符的數(shù)據(jù)字，數(shù)據(jù)字通常是7位或8位數(shù)據(jù)（低

4、位在前，高位在后），在數(shù)據(jù)字中可根據(jù)需要加入奇偶校驗(yàn)位；最后是停止位，其長(zhǎng)度可以是一位或兩位。串行傳送的數(shù)據(jù)字加上成幀信號(hào)的起始位和停止位就形成了一個(gè)串行傳送的幀。起始位用邏輯“0”低電平表示，停止位用邏輯“1”高電平表示。8/367圖a所示為數(shù)據(jù)字為7位的ASCII碼，第8位是奇偶校驗(yàn)位，加上起始位、停止位，一個(gè)字符幀由10位組成。形成幀信號(hào)后，字符便一個(gè)一個(gè)地進(jìn)行傳送。9/367在異步傳送中，字符間隔不固定，在停止位后可以加空閑位，空閑位用高電平表示，用于等待發(fā)送。這樣，接收和發(fā)送可以隨時(shí)進(jìn)

5、行，不受時(shí)間的限制。圖b為有空閑位的情況。10/367在異步數(shù)據(jù)傳送中，通信雙方必須約定好兩項(xiàng)事宜：字符格式。包括字符的編碼形式、奇偶校驗(yàn)以及起始位和停止位的規(guī)定。通信速率。通信速率通常使用比特率來(lái)表示。比特率是數(shù)字信號(hào)的傳輸速率，它用單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)亩M(jìn)制代碼的有效位(bit)數(shù)來(lái)表示，其單位為每秒比特?cái)?shù)bit/s(bps)、每秒千比特?cái)?shù)(Kbps)或每秒兆比特?cái)?shù)(Mbps)來(lái)表示。11/367波特率與比特率波特率指數(shù)據(jù)信號(hào)對(duì)載波的調(diào)制速率，它用單位時(shí)間內(nèi)載波調(diào)制狀態(tài)改變次數(shù)來(lái)表示，其單位為波

6、特(Baud)。波特率與比特率的關(guān)系是比特率=波特率×單個(gè)調(diào)制狀態(tài)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制位數(shù)。在信息傳輸通道中，攜帶數(shù)據(jù)信息的信號(hào)單元叫碼元，每秒鐘通過(guò)信道傳輸?shù)拇a元數(shù)稱為碼元傳輸速率，簡(jiǎn)稱波特率。波特率是傳輸通道頻寬的指標(biāo)。12/367例如，數(shù)據(jù)傳送速率為120字符/秒（這個(gè)速率可以稱為波特率），而每一個(gè)字符為10位，則其傳送的比特率為10×120=1200位/秒=1200比特。在后面的描述中，為了適應(yīng)習(xí)慣用法，將比特率和波特率統(tǒng)一使用波特率來(lái)表示。13/3672）同步通信同步通信(Synchronou

7、sCommunication）是一種連續(xù)串行傳送數(shù)據(jù)的通信方式，一次通信只傳送一幀信息。這里的信息幀和異步通信中的字符幀不同，通常含有若干個(gè)數(shù)據(jù)字符。根據(jù)控制規(guī)程，數(shù)據(jù)格式分為面向字符及面向比特兩種。14/367①面向字符型的數(shù)據(jù)格式面向字符型的同步通信數(shù)據(jù)格式可采用單同步、雙同步和外同步三種數(shù)據(jù)格式，如圖所示。圖8-2面向字符型同步通信數(shù)據(jù)格式15/367單同步、雙同步單同步和雙同步均由同步字符、數(shù)據(jù)字符和校驗(yàn)字符CRC等三部分組成。單同步是指在傳送數(shù)據(jù)之前先傳送一個(gè)同步字符“SYNC”，雙同

8、步則先傳送兩個(gè)同步字符“SYNC”。16/367外同步外同步通信的數(shù)據(jù)格式中沒(méi)有同步字符，而是用一條專用控制線來(lái)傳送同步字符，使接收端及發(fā)送端實(shí)現(xiàn)同步。當(dāng)每一幀信息結(jié)束時(shí)均用兩個(gè)字節(jié)的循環(huán)控制碼CRC為結(jié)束。17/367②面向比特型的數(shù)據(jù)格式根據(jù)同步數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程（SDLC），面向比特型的數(shù)據(jù)每幀由六個(gè)部分組成。第一部分是開(kāi)始標(biāo)志“7EH”；第二部分是一個(gè)字節(jié)的地址場(chǎng)；第三部分是一個(gè)字節(jié)的控制場(chǎng)；第四部分是需要傳送的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)都是位（bit）的集合；第五部分是兩個(gè)字節(jié)的循環(huán)控制瑪CRC；最后部