《串行通信接口 》ppt课件

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1、第八章串行通信接口并行通信虽然同时可传送多位数据，但如果用于长距离传输就必然需要大量的通信线路和中继设备等，而且在技术上也非常困难。因此，并行通信不适宜于长距离的通信(如计算机网络)。在长距离的通信中，往往使用串行通信。串行通信就是指用串行传输的方式来完成的通信。串行传输是在一条通信线路上把要传输的数据以二进制位一位一位地顺序地发送到接收端，由接收端再组装成相应的数据。串行通信是现代通信网和计算机网的基础。现在，串行通信也大量应用于计算机与周边设备之间的通信。8.1串行通信基础通信指计算机与外部设备

2、或者其他计算机之间的通信。串行通信所需的信号线较少，并且可以利用现有的电话网传送信息，特别适合于远距离传送。对于计算机与距离较近的外部设备之间的通信也常常使用串行方式。和并行通信相比，串行通信有以下一些特点。1.在进行串行传输之前必须将并行数据转换成串行数据流；在接收端又要将收到的串行数据流转换成并行数据。即并-串转换和串-并转换。这种转换通常是以字节为单位进行的。2.传输的二进制位流中必须包含数据流和控制流。控制流用于接收端控制数据的组装、识别数据的真伪。3.通信的双方约定串行通信的数据格式。这种

3、约定就是串行通信协议。4.串行通信中常常需要进行逻辑关系和逻辑电平的转换。5.串行通信中的物理传输手段各不相同。6.串行通信用于计算机与其周边设备间的信息交换时，连接线路简单。本节将介绍串行通信的基本概念、主要几种串行通信协议的数据格式以及主要的串行通信接口标准。8.1.1串行通信中的基本概念1.串行数据传送方向在串行通信中，数据通常是在两个点(如终端和微机、微机和微机)之间进行传送，按照数据流的方向可分成3种基本的传送方式：单工、半双工和全双工。(1)单工。在通信双方的一方只发送数据，而另一方只接

4、收数据，这样在它们之间的传输线上数据就只向一个方向流动，即从发送方到接收方。这种传送方式就是单工制(SimplexSystem)。(2)半双工。若使用同一条传输线既作接收又作发送，虽然数据可以在两个方向上传送，但通信双方不能同时收发数据，这样的传送方式就是半双工(HalfDuplexSystem)制。采用半双工时，通信系统每一端的发送器和接收器，通过收/发开关转接到通信线上，进行方向的切换，因此，会产生时间延迟。收/发开关实际上是由软件控制的电子开关。(3)全双工当数据的发送和接收分流，分别由两根不

5、同的传输线传送时，通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作，这样的传送方式就是全双工(FullDuplexSystem)制。在全双工方式下，通信系统的每一端都设置了发送器和接收器，因此，能控制数据同时在两个方向上传送。全双工方式无需进行方向的切换，因此，没有切换操作所产生的时间延迟，这对那些不能有时间延误的交互式应用(例如远程监测和控制系统)十分有利。目前多数终端和串行接口都为半双工方式提供了换向能力，也为全双工方式提供了两条独立的引脚。在实际使用时，一般并不需要通信双方同时既发送又接收，像打印机这

6、类的单向传送设备，半双工甚至单工就能胜任，也无需倒向。2.串行通信中的同步在串行传输数字信号时，在接收端必须要有移位时钟脉冲来控制将信号逐位读入(一般使用时钟脉冲的上升沿在数据脉冲位的中间时刻将数据逐位移入移位寄存器)，然后按某种方式组装成与发送端发送数据完全相同的接收数据。这种让时钟脉冲与数据脉冲之间的频率和相位保持一致的机制以及相应的数据装配就叫做同步，实现同步的技术就是同步方式。串行通信中的同步有异步方式和同步方式两类。(1)异步方式异步方式是一种字符同步方式。所谓异步是指所传数据的每两个字符

7、之间的间隔时间可以不相等。这种传输每个字符以起始位开头，以停止位结束，中间是被传输的数据位，每位数据位都与发送端同步，所以又称为起止式同步方式。这种方式在传输的两端之间传送的每个字符都要同步一次。因此，每个字符都是一个独立的信息单位(称为一帧)。发送端，在发送每一个字符的串行数据前加一个起始位，在数据位结束时加一位奇偶校验位(可选)、一到二位结束位，这就是异步传送完整的一帧。起始位是低电平，结束位是高电平。所发送的位宽等于发送端的移位时钟脉冲的周期宽度，即发送是在移位时钟脉冲的控制下把并行数据转换成

8、串行数据的。接收端，为了正确的接收数据就必须采用和发送端相同频率的移位时钟脉冲。由于接收端与发送端不是同一时钟源，因此接收频率和发送频率可能会有一些误差。为了保证采样精度，接收移位时钟脉冲采用频率是发送时钟频率N倍的时钟源经过N分频(方波分频)得到。接收端的接收过程为：接收端在初始状态时分频器输入被禁止输出就为低电平，当收到收到起始位的负跳变时，分频器输入频率被允许，当分频器计数到N/2时将输出高电平。这个上升沿将再次采样输入信号，如果还是低电平就认为是起始位，在下一