【正文】 現(xiàn)代微機(jī)原理與接口技術(shù) 1 串行通信的基本概念 串行通信是將數(shù)據(jù)的各個(gè)位一位一位地，通過(guò)單條 1位寬的傳輸線按順序分時(shí)傳送，即通信雙方一次傳輸一個(gè)二進(jìn)制位。串行通信與并行通信是兩種基本的數(shù)據(jù)通信方式。 發(fā)送方在發(fā)送前要將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成串行數(shù)據(jù)，接收方接收后要完成串行數(shù)據(jù)到并行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。 串行通信 第 8 章 串行接口 現(xiàn)代微機(jī)原理與接口技術(shù) 2 與并行通信相比，串行通信的優(yōu)勢(shì) ? 傳輸距離長(zhǎng)，可達(dá)到數(shù)千公里 ? 長(zhǎng)距離內(nèi)串行數(shù)據(jù)傳送速率會(huì)比并行數(shù)據(jù)傳送速率快，串行通信的通信時(shí)鐘頻率較并行通信容易提高。 ? 抗干擾能力強(qiáng)，串行通信信號(hào)間的互相干擾完全可以忽略。 ? 費(fèi)用低。 現(xiàn)代微機(jī)原理與接口技術(shù) 3 ? 單工方式 T R ? 半雙工方式 T R R T ? 全雙工方式 T T R R 現(xiàn)代微機(jī)原理與接口技術(shù) 4 波特率與收 /發(fā)時(shí)鐘 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，也稱為數(shù)據(jù)位率。 它是衡量串行通信速率的重要指標(biāo) 。 收 /發(fā)時(shí)鐘 直接決定了通信線路上數(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淖饔谩? 一般在發(fā)送端是由發(fā)送時(shí)鐘的 下降沿 使送入移位寄存器的數(shù)據(jù)串行移位輸出。而接收端則是在接收時(shí)鐘的 上升沿 作用下將傳輸線上的數(shù)據(jù)逐位打入移位寄存器。 現(xiàn)代微機(jī)原理與接口技術(shù) 5 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。 現(xiàn)代微機(jī)原理與接口技術(shù) 6 信號(hào)調(diào)制解調(diào) 原因： 如果數(shù)字信號(hào)直接在公用電話網(wǎng)的傳輸線上傳送，高次諧波的衰減會(huì)很厲害，從而使信號(hào)到了接收端后將發(fā)生嚴(yán)重畸變和失真。 解決： 發(fā)送方使用 調(diào)制器 （ Modulator），把要傳送的 數(shù)字信號(hào) 調(diào)制轉(zhuǎn)換為適合在線路上傳輸?shù)?音頻模擬信號(hào) ；接收方則使用 解調(diào)器 （ Demodulator）從線路上測(cè)出這個(gè)模擬信號(hào)，并還原成數(shù)字信號(hào)。 現(xiàn)代微機(jī)原理與接口技術(shù) 7 調(diào)制方法： 按照調(diào)制技術(shù)的不同分為調(diào)頻（FM）、調(diào)幅（ AM）和調(diào)相（ PM）三種，根據(jù)傳輸數(shù)字信號(hào)的變化規(guī)律去調(diào)整載波的頻率、幅度或相位 現(xiàn)代微機(jī)原理與接口技術(shù) 8 信道復(fù)用 時(shí)分多路復(fù)用 TDM(Time Division Multiplexing)，就是將一條物理傳輸線路按時(shí)間分成若干時(shí)間片輪換地為多個(gè)信號(hào)所占用，每個(gè)時(shí)間片由復(fù)用的一個(gè)信號(hào)占用。 頻分多路復(fù)用 FDM(Frequency Division Multiplexing)就是利用頻率調(diào)制原理，將要同時(shí)傳送的多個(gè)信號(hào)進(jìn)行頻譜搬移，使它們互不重疊地占據(jù)信道頻帶的不同頻率段，然后經(jīng)發(fā)送器從同一信道上同時(shí)或不同時(shí)地發(fā)送出去。 計(jì)算機(jī)串行數(shù)據(jù)通信及其接口中使用時(shí)分多路復(fù)用系統(tǒng)。 現(xiàn)代微機(jī)原理與接口技術(shù) 9 串行通信基本方式 異步串行通信 在通信的數(shù)據(jù)流中，字符間異步，字符內(nèi)部各位間同步。異步通信方式的 “ 異步 ” 主要體現(xiàn)在字符與字符之間通信沒(méi)有嚴(yán)格的定時(shí)要求。然而，一旦傳送開(kāi)始，收 /發(fā)雙方則以預(yù)先約定的傳輸速率，在時(shí)鐘的作用下，傳送這個(gè)字符中的每一位。 現(xiàn)代微機(jī)原理與接口技術(shù) 10 同步串行通信 數(shù)據(jù)流中的字符與字符之間和字符內(nèi)部的位與位之間都同步。同步串行通信是以數(shù)據(jù)塊（字符塊）為信息單位傳送，而每幀信息包括成百上千個(gè)字符，因此傳送一旦開(kāi)始，要求每幀信息內(nèi)部的每一位都要同步。 現(xiàn)代微機(jī)原理與接口技術(shù) 11 現(xiàn)代微機(jī)原理與接口技術(shù) 12 為了確保異步串行通信傳輸正確： 1）采用相反極性的起始位和停止位 /空閑位提供準(zhǔn)確的時(shí)間基準(zhǔn) 2）接收器在每位的中心采樣，以獲得最大的收 /發(fā)時(shí)鐘頻率偏差容限 3）接收器采用比傳送波特率更高頻率的時(shí)鐘來(lái)控制采樣時(shí)間，以提高采樣的分辨能力和抗干擾能力。 現(xiàn)代微機(jī)原理與接口技術(shù) 13 例題： 異步傳輸 7位 ASCII碼，如果需要數(shù)據(jù)傳輸速率為 240字符 /秒，使用 1位奇偶校驗(yàn)位和 1位停止位，則： 1）波特率應(yīng)該是多少？ 2）有效數(shù)據(jù)位傳輸位是多少？ 3）傳輸效率是多少？ 答： 1）波特率是 (7位數(shù)據(jù)位 +1位起始位 +1位校驗(yàn)位 +1位停止位 ) 240 =2400b/s 2）有效數(shù)據(jù)位傳輸位是 ： 7 240=1680b/s 3）傳輸效率是： 1680/2400=70% 現(xiàn)代微機(jī)原理與接口技術(shù) 14 串行接口 RS232C標(biāo)準(zhǔn) 串行通信系統(tǒng) 數(shù)據(jù)終端設(shè)備 DTE——數(shù)據(jù)源和目的地 數(shù)據(jù)通信設(shè)備 DCE——使數(shù)據(jù)符合線路要求 現(xiàn)代微機(jī)原理與接口技術(shù) 15 引腳 代號(hào) 其他表示法 信號(hào)名 方向 1 AA（ 101） PG 保護(hù)地 設(shè)備地 2 BA（ 103） TxD， SD 發(fā)送數(shù)據(jù) DTE→DCE 3 BB（ 104） RxD 接收數(shù)據(jù) DCE→DTE 4 CA（ 105） RTS， RS 請(qǐng)求發(fā)送 DTE→DCE 5 CB（ 106） CTS， CS 允許 /清除發(fā)送 DCE→DTE 6 CC（ 108） DSR， MR DCE就緒 DCE→DTE 7 AB（ 102） SG 信號(hào)地 信號(hào)公共地 8 CF（ 109） RLSD， DCD 接收線路信號(hào)檢測(cè) DCE→DTE 20 CD（ ） DTR DTE就緒 DTE→DCE 22 CE（ 125） RI 振鈴指示 DCE→DTE 常用的 RS232C信號(hào)線 現(xiàn)代微機(jī)原理與接口技術(shù) 16 常用的 RS232C連接 MODEM 現(xiàn)代微機(jī)原理與接口技術(shù) 17 MODEM 現(xiàn)代微機(jī)原理與接口技術(shù) 18 3. 簡(jiǎn)單連接 現(xiàn)代微機(jī)原理與接口技術(shù) 19 電氣特性 177。 (5~15)V之間 對(duì)于數(shù)據(jù)線： 邏輯 “ 1” (MARK)= 3V~ 15V， 邏輯“ 0” (SPACE) = +3V~+15V 對(duì)于控制信號(hào)： 接通狀態(tài)（ ON）即信號(hào)有效 的電平 = +3V~15V 斷開(kāi)狀態(tài)（ OUT）即信號(hào)無(wú)效 的電平 = 3Ⅴ ~ 15V。 現(xiàn)代微機(jī)原理與接口技術(shù) 20 RS232C接口采用的是負(fù)邏輯，其邏輯電平與 TTL電平不一樣，不能兼容。因此，為了實(shí)現(xiàn)與 TTL電路的連接，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。 目前可以使用新型電平轉(zhuǎn)換芯片 MAX232和MAX232A（高速）雙組 RS232C發(fā)送 /接收器，實(shí)現(xiàn) TTL電平與 RS232C電平雙向轉(zhuǎn)換。 現(xiàn)代微機(jī)原理與接口技術(shù) 21 RS232C由于在發(fā)送器與接收器之間有公共信號(hào)地，不可能使用雙端信號(hào)，因此共模噪聲很容易引入信號(hào)系統(tǒng)中，且噪聲幅度可高達(dá)好幾伏，這是迫使 RS232C使用較高傳輸電壓的主要原因。另一個(gè)原因是為了補(bǔ)償傳輸線上的信號(hào)衰減和沿線附加電平的影響。 現(xiàn)代微機(jī)原理與接口技術(shù) 22 一般應(yīng)用情況下， RS232C的最高傳輸速率為20Kb/s，最大傳輸線長(zhǎng)度為 30m。 現(xiàn)代微機(jī)原理與接口技術(shù) 23 機(jī)械特性 1. 連接器 現(xiàn)代微機(jī)原理與接口技術(shù) 24 現(xiàn)代微機(jī)原理與接口技術(shù) 25 在通信速率低于 20Kb/s時(shí)， RS232C所能直接連接的最大物理距離為 15m（ 50ft）。 2. 電纜長(zhǎng)度 使用特制的低電容電纜也能有效地提高電纜長(zhǎng)度，可以達(dá)到 150m（ 500ft）甚至更多。 ft N p F/ f t2 5 0 0 p F?L RS232C規(guī)定，若不使用 MODEM，則碼元的畸變要小于 4%，驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載電容應(yīng)該小于 2500pF，則單位（ 1ft）長(zhǎng)度的電容值為 NpF的電纜的長(zhǎng)度應(yīng)該是： 現(xiàn)代微機(jī)原理與接口技術(shù) 26 異步通信適配器 PC微機(jī)異步通信適配器是微機(jī)與微機(jī)、微機(jī)與 MODEM及微機(jī)與外設(shè)之間進(jìn)行異步通信的接口。其核心是 UART。 常見(jiàn)的 UART主要有 INS8250、 PC16450和PC16550。此外，還有帶更大緩沖的