【正文】 串 行 通 信 第 10章 串行通信的基本概念 （ 1） 串行通信的特點 ? 并行通信中 ， 傳輸線數目沒有限制 ， 除了數據線之外還應設置有通信聯(lián)絡控制線 。但是 ， 當多微機系統(tǒng)中的各臺微機相距比較遠時 ， 一般不能使用并行通信 ， 其原因是基于以下兩點； ? ； ? 、 故障 ， 降低了整個通信系統(tǒng)的可靠性 。 ? 串行通信 ：傳送的信息（數據信息和控制信息）按位逐位傳送，我們將這種方式稱為串行通信。顯然，串行通信的 速度要比并行通信慢 得多 , 但 在線路上的開銷卻省得多 。 ? 一般來說 ， 串行通信有以下一些特點； ? （ 1） 既傳輸數據信息又傳送控制聯(lián)絡信息 ， 這就需要串行通信中的一系列約定 (編碼 )， 從而來識別在一根線上傳送的信息流中 ， 哪一部分是聯(lián)絡信號 ， 哪一部分是數據信號 。 ? （ 2） 串行通信的信息格式有異步和同步信息格式 ， 與此對應 ， 有 異步 串行通信和 同步串行通信兩種方式 。 ? （ 3） 串行通信中的信息邏輯定義與 TTL（ +5V等價于邏輯 “ 1”， 0V等價于邏輯“ 0” ） 不兼容 ， 故需要邏輯電平轉換 。 ? （ 4） 利用現(xiàn)有的信道 (如電話信道等 )， 配備以適當的通信接口 ， 便可在任何兩點實現(xiàn)串行通信 。 (2) 線路傳輸方式 ? 在串行通信中 ， 數據通常是在兩個站 （ 如微機 、終端等 ） 之間進行傳送 ， 按照數據流的方向及對線路的使用方式可分為如下幾種基本傳輸方式 。 ① 單工傳輸方式 ? 在傳輸線路上 ， 數據只能按一個固定的方向傳送 。其示意圖如圖所示 。 這種單向連接的用途較窄 ， 僅適用于一些簡單的通信或數據傳送的場合 。 單工方式 ② 半雙工傳輸方式 ? 當使用 同一根傳輸線既作輸入又作輸出 時， ? 雖然數據可以在兩個方向上傳送， 但通信雙方不能同時收發(fā)數據 ，這種傳輸方式就是半雙工傳輸方式，如圖所示。通信系統(tǒng)的每一端的發(fā)送器和接收器，通過收／發(fā) 開關 接到通信線上，利用收／發(fā)切換開關進行通信方向的切換。 ? 半雙工方式 發(fā)送器 接收器 ? ③ 全雙工傳輸方式 ? 當數據的 發(fā)送和接收分別由兩根不同的傳輸線 ? 傳輸 時，通信 雙方都能在同一時刻進行發(fā)送和接收 操作，即相當于將兩個方向相反的單工傳輸方式組合在一起，這樣的傳輸方式就是全雙工傳輸方式，如圖所示。 發(fā)送器 接收器 全雙工方式 傳輸速率與傳送距離 ? (l) 波特率 :衡量串行信號傳輸速率的量度 單位 1波特 =1b/s,是發(fā)送到通信線路上的電脈沖速率 。 ? 注意 :在并行通信中 ， 傳輸速率是以每秒傳送多少字節(jié) （ B／ s） 來表示 。 ? 常用的標準波特率是 1 300、 1200、 2400、4800、 9600、 19200波特等 。 CRT 終端能處理9600波特的傳輸 ， 而點陣打印機通常以 2400波特來接收信號 。 ? (2) 發(fā)送／接收時鐘 :作用是控制 發(fā)送／接收數據信號的每一位的時鐘 ? 在串行通信中 ， 二進制數據系列是以數字信號波形的形式出現(xiàn)的 ， 對這些連續(xù)的 數字波形的定時發(fā)送和接收是在發(fā)送／接收時鐘的控制下進行的 。 ? 在發(fā)送數據時 ， 發(fā)送器在發(fā)送時鐘的有效沿 （ 下降沿 ） 作用下將移位寄存器的數據按位移位串行輸出；在接收數據時 ， 接收器在接收時鐘的有效沿（ 上升沿 ） 作用下對接收數據按位采樣 ， 并按位串行移入移位寄存器 。 而發(fā)送／接收時鐘的快慢將直接影響通信設備發(fā)送／接收數據的速度 。 ? 發(fā)送／接收時鐘頻率與波特率的關系如下： ? 發(fā)送／接收時鐘頻率＝ n 發(fā)送／接收波特率 ? 發(fā)送／接收時鐘頻率 ? 發(fā)送／接收波特率＝ n ? 表達式中的 n = 1,16, 64。 ? 例如 ， 要求傳輸速率為 1200波特 ， 則： ? 當 n = l時 ， 發(fā)送／接收時鐘頻率 =。 ? 當選擇 n = 16時 ， 發(fā)送／接收時鐘頻率 =。 ? 當選擇 n = 64時 ， 發(fā)送／接收時鐘頻率 =。 ? 在應用中 ,可根據所要求傳輸波特率和所選擇的倍數 n來確定發(fā)送／接收時鐘頻率 。 (3) 傳輸距離與傳輸速率的關系 ? 傳輸距離與速率是反比關系。 串行通信協(xié)議 ? 所謂通信協(xié)議是指通信雙方的一種約定 。 ? 在約定中包括了 數據格式 、 同步方式 、 傳送速度 、 傳送步驟 、 檢糾錯方式以及控制字符定義等作出統(tǒng)一規(guī)定 ， 通信雙方必須共同遵守 。 因此 ， 也叫做通信控制規(guī)程 ， 或稱傳輸控制規(guī)程 ，它屬于 ISO’S OSI（ 國際標準化組織提出的開放系統(tǒng)互連參考模型 ） 七層參考模型中的數據鏈路層 。 ? 目前 ， 采用的串行通信協(xié)議有兩類：異步通信和同步通信 。 同步協(xié)議又有面向字符 、 面向比特和 面向字節(jié) 計數三種 。 由于面向字節(jié)計數的同步協(xié)議主要用于 DEC公司的網絡體系結構中 ，在此不作介紹 。 異步通信協(xié)議 ? (1) 特點及傳輸格式 ? 異步傳輸格式亦稱 起止式 異步協(xié)議，其特點是通信雙方以 一個字符 （包括特定附加位） 作為數據傳輸單位 ，且發(fā)送方傳送字符的間隔時間是不定的。在傳輸一個字符時總是 以起始位開始，以停止位結束 。異步通信傳輸格式如圖所示。 異步通信字符傳輸幀格式 止 ? 由圖可知 ， 一 幀傳送 1個字符 。 ? (1) 字符格式 ： ? 1個起始位 ,低電平 ? 5～ 8個數據位（如 :ASCII碼 ,從低開始傳送） ? 1個奇偶校驗位 (用于檢錯 ) ? 1～ 2個終止位 (停止位 )高電平 ? 異步通信協(xié)議還規(guī)定： 信號 1（低電壓狀態(tài) 3~ 15 ）稱為傳號（或稱為標志狀態(tài) MARK），信號 0（高電平狀態(tài) +3~+15 ）為空號（或稱間隔狀態(tài) SPACE） 。 ? ? 異步通信的一幀傳輸經歷以下步驟： ? ① 無傳輸 ? 發(fā)送方連續(xù)發(fā)送傳號 （ 低電壓 3~15） ，處于信號 1狀態(tài) ， 表明通信雙方無數據傳輸 。 ? ② 開始傳輸 ? 發(fā)送方在任何時刻將 傳號變?yōu)榭仗?（ 由 1變?yōu)?0） ， 并持續(xù) 1位時間表明發(fā)送方開始傳輸 。 與此同時 ， 接受方收到空號后 ，開始與發(fā)送方同步 ， 并期望收到隨后的數據 。 ? ③ 數據傳輸 ? 數據位的長度可由 雙方事先確定 ,可選擇5～ 8位 。 數據傳輸規(guī)定 最低位在前 ,最高位在后 。 ? ④ 奇偶校驗 ? 數據傳輸之后是可供選擇的奇偶校驗位發(fā)送和接收。奇偶位的狀態(tài)取決于選擇的奇偶校驗類型。如果選擇 奇校驗 ， 則該字符數據中為 1的位數與校驗位相加，結果應為奇數 。 ? ⑤ 停止傳輸 ? 在奇偶位 （ 選擇有奇偶校驗 ） 或數據位 （ 選擇無奇偶校驗 ）