第10章串行接口祥解.pptVIP

10.1 串行接口通信的基本概念 10.2 串行总线标准 10.3 可编程串行接口芯片8251A 习题10 第十章 串行接口 10.1 串行接口通信的基本概念 10.1.1 并行通信与串行通信 计算机系统与外部的信息交换被称为通信。基本的通信方式有两种： ① 并行数据传送：8位、16位，甚至32位数据同时从一个设备传送到另一个设备。速度快，工作效率高，常用于计算机系统内部或近距离的设备之间数据传送。 ② 串行数据传送：在传输过程中，数据一位一位地沿着一条传输线从一个设备传到另一个设备。只须一对传送线，较并行传输节省传输线 ，特别是位数多、距离远时，此优点更显著，可借用现有的通讯线路。缺点：传送速度比并行慢，并行需时间T，则串行为NT（位） 以传送8位数例，并行传送与串行传送的过程如图10-1所示。 从并行与串行的数据传送示意图可以看出，并行数据传送所需传输线的条数与位数有关，位数越多所需传输线越多；而串行数据传送只需一根线即可。对于计算机系统内部或近距离的设备之间数据传送，可采用并行数据传送，并行通信数据线的传送速度快，工作效率高。对于远距离的设备之间的数据传送，经常采用串行数据传送。目前远距离通信利用电话线，比装并行电缆和放大器更经济、方便。 10.1.2 串行通信的基本方式 串行通信中存在一个如何识别信号的问题，即如何判断收到了一位数据，或收到了一个字符。 在并行方式下，这些问题均已得到了解决。每一位数据通过一根信号线传送，发送端与接收端之间信号线的连接为一一对应方式，此外，发 送设备与接收设备之间又设置了相对应的应答信号与接口，从而可以保证发送端每送出一个数，接收端就能收到一个数，而且每个数的数位对应都是正确的。 在串行通信过程中，所有的数据都通过同一根信号线传送，而信号线上出现的信号无非就是持续一定时间的高电平或低电平。先提出两个问题： （1）如何区分同一根信号线上传送的逻辑数据呢？以正逻辑中高电平代表逻辑“1”，低电平代表逻辑“0”为例，显然，在通信双方之间需要约定的每位数据的传送时间。例如，约定每秒传送两位数据，则持续时间为1s的高电平代表2个逻辑1，持续时间为3s的低电平代表逻辑0。 （2） 接收到的这些位信号代表什么数据？这就是字符格式的问题。为此需要规定每一个数据单位（例如每个字节）有多少位，各位的含义是什么，以及位数据的传送顺序等。 串行通信中解决上述问题有两种不同的方法，对应着两种不同的基本通信方式：异步通信和同步通信。 1. 异步通信方式 数据的传送以一个字符为单位。一个字符所包含的位数可以是8位、7位、6位或5位。 一个字符正式发送之前，先发送一个起始位，低电平，宽度为1位；结束时发一个停止位，高电平，宽度是1位、1.5位或2位；数据位占5~8位，可在数据位内设1位奇偶校验位。字符之间可有空闲位，它们都是高电平。其数据格式如图10-2所示。 异步传送过程中的起始位和停止位起着重要的作用。起始位标志着每一个字符的开始，停止位标志着每一个字符的结束。由于串行通信采用起始位为同步信号，接受端总是在接收到每个字符的头部即起始位处进行一次重新定位，保证每次采样对应一个数位。所以异步传送的发送器和接收器不必用同一个时钟，而是各有自己的局部时钟，只要是同一标称频率，略有偏差不会导致数据传送错误。 2. 同步通信 同步通信不是用起始位来标识字符的开始，而是用一串特定的二进制序列，称为同步字符，去通知接收器串行数据第一位何时到达。串行数据信息以连续的形式发送，每个时钟周期发送一位数据。数据信息间不留空隙，数据信息后是两个错误校验字符。同步通信采用的同步字符的个数不同，存在着不同的格式结构，具有一个同步字符的数据格式称为单同步数据格式，有二个同步字符的数据格式称为双同步数据格式，如图10-3所示。在同步传送中，要求用时钟来实现发送端与接收端之间的同步。在同步传送中，要求用时钟来实现发送端与接收端之间的同步。 外同步是指对同步字符的检测在串行I/O接口电路芯片外部进行。当外部硬件电路检测到同步字符后，往串行接口发送一个同步信号SYNC。当I/O接口接到同步信号后，开始接收数据信息。 10.1.3 串行通信的传送速率 串行通信的时间关系很重要，其中最重要的一个概念是波特率（Band Rate）。波特率是指串行传送线上每