[工学]第11章串行通信及接口电路1.pptVIP

第11章 串行通信接口 教学重点 异步通信协议和RS232C接口 8251的内部结构和编程 11.1 串行通信基础 串行通信：用一根信号线将数据逐位顺序传送 串行通信的优势：通信线路少，在远距离通信时可以极大地降低成本；适合于远距离数据传送，也常用于速度要求不高的近距离数据传送 串行通信的种类： 串行异步通信——不传送时钟信号 串行同步通信——传送时钟信号 自同步：发送时将传送数据与时钟进行编码，接收时解码 单同步 双同步 外同步：另用一根时钟线专门用来传送时钟信号 1. 同步通信——通信双方使用同一时钟 以数据块（帧）为传输单位 双方使用同一时钟（主控方提供时钟，被控方接收时钟） 外同步：时钟信号另外安排一根传输线 自同步：发送时将时钟信号与数据混合编码，接收时译码出时钟 数据格式：每个数据块前加1~2个同步字符（同步头）进行帧同步，一般采用CRC循环冗余校验码 同步通信的数据传输效率和传输速率较高，但硬件电路比较复杂 串行同步通信主要应用在网络当中，最常使用的同步通信协议有高级数据链路控制协议（HDLC） 2. 异步通信——通信双方使用各自的时钟 串行通信时的数据、控制和状态信息都使用同一根信号线传送 收发双方必须遵守共同的通信协议（通信规程）： 传送速率 信息格式 位同步 帧同步 数据校验 错误处理 串行异步通信以字符为单位进行传输 数据格式：起止式异步通信协议 起止式异步通信协议 起始位——每个字符开始传送的标志，起始位采用逻辑0电平 数据传输速率 数据传输速率也称比特率（Bit Rate） 每秒传输的二进制位数bps 字符中每个二进制位持续的时间长度都一样，为数据传输速率的倒数 当进行二进制数码传输，且每位时间长度相等时，比特率还等于波特率（Baud Rate） 过去，串行通信（异步）的数据传输速率限制在50 bps到9600 bps之间。 现在，串行通信可以达到115200 bps或更高 3. 传输制式 全双工 4. 远距离传输和调制解调器 串行数据的远传 提高电平摆幅——RS232-C标准 调制（Modulating）和解调（Demodulating） 把数字信号转换为电话线路上可传送的模拟信号 将电话线路上的模拟信号转换为数字信号 调制解调器（MODEM） 具有调制和解调功能的联合装置 11.2 串行接口标准RS-232C 美国电子工业协会EIA制定的通用标准串行接口 1962年公布，1969年修订 1987年1月正式改名为EIA-232D 设计目的是用于连接调制解调器 现已成为数据终端设备DTE与数据通信设备DCE的标准接口 DTE——数据终端设备，例如计算机 DCE——数据通信设备（数传机），例如调制解调器） 可实现远距离通信，也可近距离连接两台微机 属于网络层次结构中的最低层：物理层 11.2.1 RS-232C的引脚定义 232C接口标准使用一个25针连接器 绝大多数设备只使用其中9个信号，所以就有了9针连接器 RS-232C的引脚（1） TxD：发送数据（终端→数传机） 串行数据的发送端 RxD：接收数据（终端←数传机） 串行数据的接收端 RS-232C的引脚（2） RTS：请求发送（终端→数传机） 当数据终端设备准备好送出数据时，就发出有效的RTS信号，用于通知数据通信设备准备接收数据 CTS：清除发送（允许发送） （终端←数传机） 当数据通信设备已准备好接收数据终端设备的传送数据时，发出CTS有效信号来响应RTS信号 RTS和CTS是数据终端设备与数据通信设备间一对用于数据发送的联络信号 RS-232C的引脚（3） DTR：数据终端准备好（终端→数传机） 通常当数据终端设备一加电，该信号就有效，表明数据终端设备准备就绪 DSR：数据装置准备好（终端←数传机） 通常表示数据通信设备（即数据装置）已接通电源连到通信线路上，并处在数据传输方式 DTR和DSR也可用做数据终端设备与数据通信设备间的联络信号，例如应答数据接收 RS-232C的引脚（4） GND：信号地 为所有的信号提供一个公共的参考电平 CD：载波检测（DCD） （终端←数传机） 当本地调制解调器接收到来自对方的载波信号时，该引脚向数据终端设备提供有效信号 RI：振铃指示（终端←数传机） 当调制解调器接收到对方的拨号信号期间，该引脚信号作为电话铃响的指示、保持有效 RS-232C的引脚（5） 保护地（机壳地） 起屏蔽保护作用的接地端，一般应参照设备的使用规定，连接到设备的外壳或大地 TxC：发送器时钟 控制数据终端发送串行数据的时钟信号 RxC：接收器时钟 控制数据终端接收串行数据的时钟信号 11.2.2 RS-232C的连接 微机利用232C接口连接调制解调器，用于实现通过电话线路的远距离通信 微机