串行通信及接口电路.ppt

学习 教程 教材 多媒体课件【友情分享】GOOD GOOD STUDAY, DAY DAY UP↗↗ 第八章 串行通信及接口电路 第一节 串行通信的基本概念 在计算机领域内，有两种数据通信方式：并行通信和串 行通信。随着计算机网络化和微机分级分布式应用系统 的发展，通信的功能越来越重要。通信是指计算机与外 界的信息传输，既包括计算机与计算机之间的传输，也 包括计算机与外部设备，如终端、打印机和磁盘等设备 之间的传输。 第五章我们已经讲了并行通信，而随着通信技术和计 算机网络技术的发展、Internet网的普及，计算机远程通 信已渗透到国民经济的各个领域，而远程通信绝大多数 采用串行通信的方式，所以了解和研究串行通信中的概 念和技术有非常重要的意义。 一、串行通信的特点 数据在单条一位宽的传输线上，一比特接一比特地按 顺序传送的方式称为串行通信。 如图8.1(a)所示的并行通信中，一个字节（8位）数据是 在8条并行传输线上同时由源传到目的地；而在图8.1(b) 所示的串行通信方式中，数据是在单条1位宽的传输线上 一位接一位地顺序传送。这样一个字节的数据要分8次由 低位到高位按顺序一位位地传送。由此可见，串行通信 的特点如下： 1、节省传输线，这是显而易见的。尤其是在远程通信 时，此特点尤为重要。这也是串行通信的主要优点。 2、数据传送效率低。与并行通信比，这也这是显而易 见的。这也是串行通信的主要缺点。 由此可见，串行通信适合于远距离传送，可以从几米 到数千公里。对于长距离、低速率的通信，串行通信往往 是唯一的选择。并行通信适合于短距离、高速率的数据传 送，通常传输距离小于30米。特别值得一提的是，现成的 公共电话网是通用的长距离通信介质，它虽然是为传输声 音信号设计的，但利用调制解调技术，可使现成的公共电 话网系统为串行数据通信提供方便、实用的通信线路。 二、串行通信的一些基本概念和常用术语 1、串行数据在传输线上的形式和标准 串行数据在传输时通常采用调幅（AM）和调频（FM）两 种方式传送数字信息。远程通信时，发送的数字信息，如 二进制数据，首先要调制成模拟信息。 ⑴ 调幅方式 幅度调制是用某种电平或电流来表示逻辑“1”，称为传 号（mark）；而用另一种电平或电流来表示逻辑“0”，称 为空号（space）。出现在传输线上的mark/space的 串行 数据形式如图8.2所示。 使用mark/space形式通常有四种标准，TTL标准、RS-232 标准、20mA电流环标准和60mA电流环标准。 ① TTL标准：用+5V电平表示逻辑“1”；用0V电平表示逻辑 “0”，这里采用的是正逻辑。 ② RS-232标准：用-5V— -15V之间的任意电平表示逻辑“1” ；用+5V — +15V电平表示逻辑“0”，这里采用的是负逻辑。 ③ 20mA电流环标准。线路中存在20mA电流表示逻辑1，不 存在20mA电流表示逻辑0。 ④ 60mA电流环标准。线路中存在60mA电流表示逻辑1，不 存在60mA电流表示逻辑0。 ⑵ 调频方式 频率调制方式是用两种不同的频率分别表示二进制中的逻 辑1和逻辑0，通常使用曼彻斯特编码标准和堪萨斯城标准。 ①曼彻斯特编码标准，它的数据形式如图8.3所示。这种标 准兼有电平变化和频率变化来表示二进制数的0和1。从图中 可看出。每当出现一个新的二进制位时，就有一个电平跳 变。如果该位是逻辑1，则在中间还有一个电平跳变；而逻 辑0仅有位边沿跳变。所以逻辑1的频率比逻辑0的频率大一 倍。曼彻斯特编码标准通常用在两台计算机之间的同步通信。 ② 堪萨斯城标准，它的数据形式如图8.4所示。它用频率 为1200Hz中的4个周期表示逻辑0；而用频率为2400Hz中的 8个周期表示逻辑1。 2、局域网中常用的数字编码技术 在局域网中常用的数字信号编码有以下3种，如图8.5所示。 ⑴ NRZ 编码 NRZ 编码又称为不归零编码，常用正电压表示“1”，负 电压表示“0”，而且在一个码元时间内，电压均不需要回 到零。其特点是全宽码，即一个码元占一个单元脉冲的 宽度。 ⑵曼彻斯特（Manchester)编码 在曼彻斯特编码中，每个二进制位（码元）的中间都有 电压跳变。用电压的正跳变表示“0”，电压的负跳变表示 “1”。由于跳变都发生在每一个码元的中间位置（半个周 期），接收端就可以方便地利用它作为同步时钟，因此 这种曼彻斯特编码又称为自同步曼彻斯特编码。目前最 广泛应用的局域网—以太网，在数据传输时就采用这种 数字编码。 ⑶ 微分曼彻斯特编码 这种编码是曼彻斯特编码的一种修改形式，