串行通信接口課件.ppt

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1、4.1串行傳送的基本概念一、串行傳送的特點(diǎn)①在一根傳輸線(xiàn)上即傳送數(shù)據(jù)又傳送聯(lián)絡(luò)信號(hào)。②有固定的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。③線(xiàn)上的通信信號(hào)一般不是TTL電平，因此與CPU通信必需進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。④傳送信息的速率要求雙方約定。⑤串行傳輸?shù)木嚯x可近可遠(yuǎn)。⑥串行傳輸易受干擾，故需進(jìn)行差錯(cuò)控制。第4章串行通信接口二、數(shù)據(jù)傳送的方式串行通信中，數(shù)據(jù)通常是在二個(gè)站（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)）之間進(jìn)行傳送，按照數(shù)據(jù)流的方向可分成三種傳送方式:（1）單向通信（單工）；（2）雙向交替通信（半雙工）；（3）雙向同時(shí)通信（全雙工）；特點(diǎn)：①每端需有一個(gè)收/發(fā)切換電子開(kāi)關(guān)②因有切換，會(huì)產(chǎn)生時(shí)間延遲應(yīng)用：打

2、印機(jī)串口，單向傳送設(shè)備，發(fā)送器→接收器甲方乙方發(fā)送接收甲方乙方發(fā)送接收2.半雙工（HalfDuplex）使用同一根傳輸線(xiàn)，既可發(fā)送數(shù)據(jù)又可接收數(shù)據(jù)，但不能同時(shí)發(fā)送和接收.1.單向通信（單工）特點(diǎn)：①每一端都有發(fā)送器和接收器②有二條傳送線(xiàn)應(yīng)用：交互式應(yīng)用，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制3.全雙工(FullDuplex）數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收分別由兩根可以在兩個(gè)不同的站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送和接收的傳輸線(xiàn)進(jìn)行傳送，通信雙方都能在同一時(shí)刻進(jìn)行發(fā)送和接收操作。4.波特率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)傳送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，以位/秒（b/s）表示，也稱(chēng)為數(shù)據(jù)位率。它是衡量串行通信速率的重要指標(biāo)。常用的標(biāo)準(zhǔn)波特率：110，

3、300，…4.8K，9.6K，56K5.收/發(fā)時(shí)鐘:收/發(fā)時(shí)鐘直接決定了通信線(xiàn)路上數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?，?duì)于收/發(fā)雙方之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐接惺种匾淖饔?。波特率系?shù)n為了提高串行通信的抗干擾能力，往往用多個(gè)時(shí)鐘調(diào)制一個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)，調(diào)制一個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的收/發(fā)時(shí)鐘個(gè)數(shù)稱(chēng)為波特率系數(shù)n。收/發(fā)時(shí)鐘頻率與波特率之間的關(guān)系：收/發(fā)時(shí)鐘頻率=n×波特率一般n取1,16,32和64等。對(duì)于異步通信，常采用n=16；對(duì)于同步通信，則必須取n=1。三、信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)計(jì)算機(jī)的通信是要求傳送數(shù)字信號(hào)，而在進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信時(shí)，線(xiàn)路往往是借用現(xiàn)有的公用電話(huà)網(wǎng)，但是，電話(huà)網(wǎng)是為音頻模擬信號(hào)

4、的設(shè)計(jì)的。一般為300~3400Hz，不適合于數(shù)據(jù)信號(hào)。因此需要對(duì)二進(jìn)制信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，以適合在電話(huà)網(wǎng)上傳輸相應(yīng)的音頻信號(hào)，在接收時(shí)，需要進(jìn)行解調(diào)，還原成數(shù)字信號(hào)。PC機(jī)數(shù)字比特流模擬信號(hào)模擬信號(hào)數(shù)字比特流公用電話(huà)網(wǎng)源系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)目的系統(tǒng)輸入信息源點(diǎn)發(fā)送器傳輸系統(tǒng)接收器接收器接收器終點(diǎn)起點(diǎn)終點(diǎn)輸入數(shù)據(jù)發(fā)送信號(hào)接收信號(hào)輸出數(shù)據(jù)輸出信息PSTNModemModem通信系統(tǒng)模型1.什么叫調(diào)制?調(diào)制就是進(jìn)行波形變換。或者說(shuō)進(jìn)行頻譜變換，就是將基帶數(shù)字信號(hào)的頻譜變換成適合于在模擬信道中傳輸?shù)念l譜。2.作用:調(diào)制器(Modulator)是一個(gè)波形變換器,它將基帶數(shù)字的波形

5、變換成適合于模擬信道傳輸?shù)牟ㄐ?。解調(diào)器是一個(gè)波形識(shí)別器,將模擬信號(hào)恢復(fù)成原來(lái)的數(shù)字信號(hào)。調(diào)制器解調(diào)器010010010010最基本的調(diào)制方法有以下幾種：（1）調(diào)幅（AM）即載波的振幅隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化.“1”對(duì)應(yīng)有載波“0”對(duì)應(yīng)無(wú)載波3.調(diào)制方法:（2）調(diào)頻（FM）即載波頻率隨數(shù)字信號(hào)而變化“0”對(duì)應(yīng)”f1”“1”對(duì)應(yīng)“f2”(3)調(diào)相（PM）即載波初始相位隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化.“0”對(duì)應(yīng)相位0度“1”對(duì)應(yīng)相位180度f(wàn)1f2FMAM0100110度180度PM100005000100050050001000200波特率傳輸距離(ft)傳輸距離與波特率之關(guān)

6、系曲線(xiàn)1ft=0.3048m4.傳輸距離四、信息的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)串行數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中，由于干擾而引起誤碼是難免的，這直接影響通信系統(tǒng)的可靠性，對(duì)通信中的檢/糾錯(cuò)能力是衡是一個(gè)通信系統(tǒng)的重要內(nèi)容。檢錯(cuò)：如何發(fā)現(xiàn)傳輸中的錯(cuò)誤，稱(chēng)為檢錯(cuò)。糾錯(cuò)：如何消除錯(cuò)誤，稱(chēng)為糾錯(cuò).例：奇偶校驗(yàn)檢錯(cuò)方陣碼檢錯(cuò)循環(huán)冗余碼（CRC）檢錯(cuò)差錯(cuò)檢測(cè)的重要指標(biāo):誤碼率P0：衡量一個(gè)信道質(zhì)量的重要參數(shù)。即：P0=發(fā)生差錯(cuò)的碼元數(shù)接收的總碼元數(shù)編碼效率R:是衡量編碼性能好壞的重要參數(shù)。即：R=k/n=k/(k+r)其中：k為碼字中信息位；r為編碼時(shí)外加冗余位；n為編碼后得到的碼長(zhǎng)1.奇偶校驗(yàn)碼垂直

7、奇偶校驗(yàn)碼I11I12…I1qI21I22…I2q……….Ip1Ip2…Ipqr1r2…rq信息位冗余位奇校驗(yàn):ri=I1i?I2i?…?Ipi?1偶校驗(yàn):ri=I1i?I2i?…?Ipi編碼效率:R=p/p+1水平奇偶校驗(yàn)碼I11I12…I1qr1I21I22…I2qr2……….…Ip1Ip2…Ipqrq信息位冗余位編碼效率:R=q/q+111010010010000011010101011110011110000110000100冗余位垂直水平奇偶校驗(yàn)碼編碼效率:R=pq/(p+1)(q+1)2.循環(huán)冗余碼CRC循環(huán)冗余碼CRC(CyclicRedund

8、ancyCode）又稱(chēng)多項(xiàng)式碼。任何一個(gè)二進(jìn)制數(shù)位串