第08章_串行输入输出接口.ppt

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1、第八章串行输入/输出接口概述串行通信的实现串行通信的基本术语可编程串行通讯接口芯片8251A简介串行通信RS－232CUSB总线简介8.1概述一、串行数据计算机与外部信息交换方式有两种，一种是并行通信，另一种是串行通信。并行通信时，数据各位同时传送。而串行通信时，数据和控制信息是一位接一位串行地传送下去。这样，虽然速度会慢一些，但传送距离比并行通信长，硬件电路也相应简单些。1串行通信的基本特点串行通信与并行通信比较，有以下几个不同的特点：①串行通信是在1根传输线上,一位一位地传输信息,并且,在1根线上既传输数据,又传

2、输联络控制信号。数据与联络控制信号混在一起。②为了识别在一根线上串行传输的信息流中，哪一部分是联络信号？哪一部分是数据信号？要求串行传输的数据有固定的格式。这个格式有异步数据格式和同步数据格式之分。1串行通信的基本特点③串行通信，采用负逻辑和高压电平，对信号的逻辑定义与TTL不兼容，因此，在通信设备与计算机之间需要进行逻辑关系及逻辑电平的转换。④串行通信既可用于近距离，又可以用于远距离。而后者需要外加MODEM。⑤串行通信要求双方的速率必须一致，故需进行传输速率控制。⑥串行通信易受干扰，出错难以避免，故需要进行差错控

3、制。2串行通信接口电路需要解决的问题①怎样才能知道数据传输的开始和结束？可用数据格式化，如异步帧格式或同步帧格式。②怎样判断所接收数据的正确性？可采用检纠错方法，如奇偶校验或CRC。③如何进行传输速度控制？可采用波特率发生器。2串行通信接口电路需要解决的问题④如何进行通信双方的外部连接？可采用串行通信接口标准，如RS－232C或RS－485。⑤如何进行信号的电平转换与逻辑转换？可采用电平转换器和正负逻辑转换器。⑥如何进行数据的串/并转换？可采用串/并转换器，如移位寄存器。实际上，串行接口设计正是围绕这些问题展开的。并

4、且，从硬件和软件两方面来解决这些问题。现在的台式PC机一般至少有两个RS－232串行口COM1和COM2，通常COM1使用的是9针D形连接器，而COM2使用的是老式的DB25针连接器。二、串行通信的实现1、并行通信和串行通信的特点：串行通信是逐位传送数据，所以一个多位数据需要多次传送。比如一个8位的字节型数据至少需要8次传送。它有如下特点：速度较慢；引线少；距离长。2、串行通信的硬件条件在硬件上，串行通信系统的核心部件是移位寄存器，其中在发端要有一个并入串出移位寄存器，在收端要有一个串入并出移位寄存器。0011000

5、00000110000000010001D7D03、串行通信的同步为了可靠的串行通信，同步信号起到至关重要的作用。在理想情况下，同步信号应该在数据信号线上出现有效数据期间的中心点有效，因为这时数据线上的数据是最稳定的。但在典型的串行通信系统中，是不存在同步信号线的！如何实现串行通信的中数据传送的同步呢？系统从软件和硬件两方面采取了如下三个措施：（1）设置波特率波特率是指单位时间内传送的位数，单位是比特/秒。波特率（Baud）是每秒传输串行数据的位数。其单位是b/s（位/秒，也可写成bps）。波特率用来衡量串行数据传输

6、速率。虽然波特率可以由通信双方任意定义为每秒多少位，但在串行通信中，是采用标准的波特率系列，如110，150，300，600，1200，2400，4800，9600，19200,115200,38400b/s等。有时也用“位周期”来表示传输速率，即传输1位数据所需的时间。显然，位周期是波特率的倒数。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：Td=1位/Baud=1b/(1200b/s)=0.833ms（2）设置数据的传送格式，一般地串行通信在传送数据时，并不是单纯地传送数

7、据位信息。为了使数据传送可靠，还设定了其他一些辅助位。（3）设置波特率因子在异步通信方式进行通信时，发送端需要用时钟来决定每1位对应的时间长度，接收端也需要用一个时钟来测定每1位的时间长度，前一个时钟叫发送时钟，后一个时钟叫接收时钟。这两个时钟的频率可以是波特率的数倍，一般取16倍、32倍或64倍。这个倍数就称为波特率因子,或波特率系数。异步通信常采用16b-1；同步通信则必须取factor＝1b-1。发/收时钟脉冲与波特率之间的关系是：TXC=Baud*Factor例如，某一串行接口电路的波特率为1200b/s,波

8、特因子为16b-1，则发送时钟的频率：TxC=16b-1×1200b/s=19200Hz实际上，波特率因子可理解为发送/接收1位数据所需的时钟脉冲个数，即：在发送端，需要多少个发送时钟脉冲才移出1位数据，在接收端，需要多少个接收时钟脉冲才移进1位数据。引用波特率因子的目的是为了提高定位采样的分辨率。①在波特因子选定的情况下，可利用改变发送/接收