《微型计算机接口技术知识课件》第8章 串行通信接口.pptVIP

2018-5-25 计算机接口技术 1 第8章 串行通信接口 本 章 内 容 串行通信的基本概念 串行通信协议 串行通信接口标准 串行通信接口电路 RS-232C标准的串行通信接口设计 RS-485标准的串行通信接口设计 基于UART的串行通信接口 2018-5-25 计算机接口技术 2 8.1 串行通信的基本概念 串行传送是在一根或一对传输线上，在时钟的作用下，一位一位地传送信息，这根(对)线既作为数据线又作为联络线。可以利用电话线进行数据传送，从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信，但传送速度较慢。 2018-5-25 计算机接口技术 3 8.1.1 串行通信的基本特点 1.采用1根或1对传输线按位传送信息。传输线既作为数据线 又作为联络线； 2.为了对传输中的信息进行识别，要求有固定的数据格式，分同步和异步数据格式； 3.为了保持双方的收\发速度一致，串行传输的速率需要控制，采用双方约定的波特率进行传输。 4.串行通信易受干扰，特别是远距离传输，出错难以避免，故需要进行差错的检测与控制，如奇偶校验，CRC等。 5.串行通信中对信号的逻辑定义和TTL不一定兼容，需要进行逻辑关系和逻辑电平转换；总之，串行通信制定了各种通信协议与标准，来规范串行通信双方共同遵守的操作规则。 2018-5-25 计算机接口技术 4 8.1.2 串行通信的工作制式 1. 全双工 全双工是通信双方同时进行发送和接收操作。为此，要设置两根(或两对)传输线，分别发送和接收数据，使数据的发送与接收分流，如图8.1所示。全双工方式在通信过程中，无须进行接收/发送方向的切换，因此，没有切换操作所产生的时间延迟，有利于远程实时监测与控制。 图8.1 全双工方式示意图 2018-5-25 计算机接口技术 5 2.半双工 半双工是通信双方分时进行发送和接收操作，即双方都 可发可收，但不能在同一时刻发送和接收，如图8.2所示。 因为半双工只设置1根(或1对)传输线，用于发送时就不能接收，用于 接收时就不能发送。所以在半双工通信过程中，需要进行接收/发送方 向的切换，会有延时产生。 图8.2 半双工方式示意图 3. 单工 单工是通信双方只能进行一个方向的传输，不能有双向传输。此方式目前很少使用了。 2018-5-25 计算机接口技术 8 8.2 串行通信协议 所谓通信协议（也叫做通信控制规程）是指通信双方的一种约定，约定中包括对数据格式、传输速度、检纠错方式、传送步骤，以及控制字符定义等问题作出统一规定，通信双方必须共同遵守。 8.2.1 串行通信中的传输速率控制 1. 数据传输速率控制的实现方法 串行通信时，要求双方的传输速率严格一致，并在传输开始之前， 要预先设定，否则，会发生错误。 在数字通信中，传输速率的控制是通过波特率时钟发生器和设置波 特率因子或波特率除数来实现的。 2018-5-25 计算机接口技术 9 2.波特率、发送/接收时钟波特率因子 (1)什么是波特率 波特率（Baud）是每秒传输串行数据的位数。例如，每秒传输1b， 就是1波特；每秒传输1200b，就是1200波特。其单位是b/s（位/秒）， 也可写成bps。 例如，串行通信的数据传输率为1200b/s,则每一个数据位的传输时 间Td为波特率的倒数，即： (2)发送/接收时钟 发送时，发送端在发送时钟脉TxC的作用下，将发送寄存器的数据 按位串行移位输出，送到通信线上；接收时，接收端在接收时钟脉冲 RxC的作用下，对来自通信线上的串行数据，按位串行移入接收寄存器， 故发送/接收时钟脉冲又可称为移位脉冲。 2018-5-25 计算机接口技术 10 （3）波特率因子 发送/接收时钟的频率，一般都设置为波特率的整数倍， 如1、16、32、64倍。并且，把这个波特率的倍数称为 波特率因子（factor）或波特率系数，其含义是每传输一个数据位需 要多是个移位脉冲，单位是个/位。 因此，可得出发送/接收时钟频率TxC、波特率因子factor和波特率 Baud三者之间的关系，即： TxC＝factor×Baud （8.1） 例如，某一串行接口电路的波特率为1200b/s，波特因子为16个/位， 则发送时钟的频率为： TxC＝16个/b×1200b/s＝19200Hz 际上，波特率因子可理解为发送或接收1b数据所需的时钟脉冲个数。引用波特率因子的目的是为了提高定位采样的分辨率，有利于鉴别干扰和提高异步串行通信的可靠性。这一点可从图8.4中看出。 如果没有这种倍频关系，定位采样频率和传输波特率相同，则在一个位周期中，只能采样一次，