串行通信接口及总线标准.ppt
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1、第七章串行通信接口及总线标准,第7章 串行通信接口及总线标准,7.1 串行通信的基本概念 7.2 串行通信的物理标准 7.3 可编程串行通信接口芯片INS8250 7.4 PC系列微机的异步串行通信适配器及其编程,7.1 串行通信的基本概念,7.1.1 并行通信和串行通信,并行通信,串行通信,一组数据的各位同时进行传输,一组数据一位一位进行传输,联络信号线,优点:速度快,控制简单,缺点:连接线多,易受干扰 不适合远距离传输。,优点:连线少,缺点:传输速率较低,主要用于长距离、低速率通信 两个串口等,主要用于近距离、高速率通信(打印机等),7.1.2 两种串行通信,异步串行通信,同步串行通信,A
2、SYNC(Asynchronous Data Communication),SYNC(Synchronous Data Communication),一、异步串行通信,起始位 (start bit),空闲位,数据位(data bit),字符,校验位 (parity bit),停止位 (stop bit),问题:,双方使用本地时钟,1、波特率(baud rate):,2、帧(frame)格式:,3、错误检测:,每秒传输码元的个数,称,奇偶校验错误(Parity error),溢出错误(Overrun error),帧格式错误(Frame error),异步传输的时钟定时方法,返回,上一张,二、同
3、步串行通信SYNC(Synchronous Data Communication),使用公共时钟,单同步格式,面向字符,面向位型,双同步格式,外同步格式,同步数据链路控制规程SLDC,高级数据链路控制规程HLDC,先进数据链路控制规程ADCCP,内同步格式,公共时钟,发送方,接收方,用一根同步时钟线来同步收发数据,由传输的数据中携带同步信息 通过调制解调器从数据流中提出同步信号,用锁相技术获得。,同步通信的时钟定时方法,数据(62H),0,同步传输先发送高位(MSB),发送方在时钟信号的下降沿发送字节,接收方在时钟信号的上升沿接收字节,时钟 (发送时钟与接收时钟完全同步),LSB,MSB,同步
4、传送数据格式 (a) 单同步数据格式;(b) 双同步数据格式;(c) SDLC数据格式; (d) HDLC数据格式;(e) 外同步格式,三、同步通信协议 1、同步方式通信的特点 异步方式中并不要求收、发两端对传输数据的每一位 均保持同步,而仅要求在一个字符的起始位后,使其中 的每一位同步。而同步方式通信则要求对传送数据的每 一位都必须在收、发两端严格保持同步,即所谓“位同步” 。因此,同步方式中,收、发两端需用同一个时钟源作 为时钟信号。 同步方式传送的字符没有起始位和停止位,它不是用 起始位表示字符的开始,收发双方的同步方法可分为,外同步法和内同步法。外同步法是在发送数据之前向接收 端发送一
5、串时钟脉冲,接收端按这个时钟频率调整自己 的时序,使接收时钟频率锁定在接收到的时钟频率上, 并作为同步时钟来接收数据。内同步法是接收端从接收 到的数据信息波形本身提取同步的方法。 同步通信协议分为面向字符和面向比特两种。 同步通信时,字符数据不允许有空隙。当线路空闲或 没有字符可发送时,可发送收、发双方约定的同步字符。 同步通信传输效率高,适合于快速、大量数据的传送。,2、同步通信协议概述,如上所说,同步通信协议可分为两类: 面向字符的同步通信协议,这类协议目前有两种: BM国际标准化组织ISO提出的基本型同步通信协 议; BSC IBM公司提出的二进制同步通信协议。 面向比特的同步通信协议
6、HDLC 国际标准化组织ISO提出的高级链路控制协 议; SDLC IBM公司提出的同步数据链路控制协议; ADCCP 美国国家标准化协会ANSI提出的先进数 据通信协议; X.25 第二级国际电报电话咨询委员会CCITT提出 的协议; DDCMP 美国DEC公司提出的数字数据通信信息协议。,3、面向字符的同步通信协议,这种协议较早在二十世纪60年代就开始发展,目前仍在 使用,其典型代表是IBM公司提出的二进制同步通信协议 BSC,下面简单介绍一下这种通信协议。 面向字符的同步通信协议BSC的帧格式 该协议以若干字符组成一个信息块一起发送,一个信 息块称为一帧,用一些特殊定义的字符来定界一帧的
7、开 始、结束和分隔不同的段以及控制整个信息交换过程。 此种协议的一般帧格式如图8.21所示。,SYN是同步字符,每帧开始有若干个SYN。接收端一 旦检测到同步字符SYN,就知道一帧开始了。 SOH(Start of Header)表明标题的开始,称为序始符。 标题中可以包括源地址、目的地址和路由指标等信息。 STX(Start of Text)称为文始符,标志着传送数据正文的开始。 数据块是传送正文的内容。 ETB(End of Transmission Block)称为组终符 ETX(End of Text)称为文终符。ETB用在正文很长,需分成若干个数据块,在不同帧中传送的情况,除最后 一
8、个数据块后用 外,其余数据块后都用ETB。,SYN SYN SOH 标题 STX 数据块 ETB或ETX 块校验, 特殊定义的字符,三、同步与异步的差别,1、时钟 要求,同步串行通信,异步串行通信,必须精确、相等的时钟,收发时钟基本相等即可,2、控制 信息,有累积误差,累积误差下字节消除,整块数据附加帧信息,每个字符附加帧信息,传输数据效率高, 信息量大。 高速数据链路,传输效率固定 低速数据链路,3、校验 方式,16位CRC循环冗余校验,采用1位奇偶校验,可靠性高,可靠性比同步的低,高,低,4、复杂 程度,7.1.3串行通信连接方式,A站,B站,单工通信Simplex,半双工通信Half D
9、uplex,全双工通信Full Duplex,7.1.4 调制解调器(Modem),电话线传送音频3003400HZ,不适合不适合传数据传输。,模拟调制: 调幅(AM)、调频(FM)、调相(PM),数字调制: 幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK),计算机常用频移键控(FSK),7.1.6 硬件实现,一、UART通用异步收/发器 (Universal Asynchronous Receiver/Trasmitter),7.1.5 串行通信的校验方法,一、奇偶校验,二、方阵校验,三、 CRC循环冗余校验,二、USRT通用同步收/发器 (Universal Synchronou
10、s Receiver/Trasmitter),三、USART通用同步异步收/发器 (Universal Asychronous/Synchronous Receiver/Trasmitter),四、ACIA异步通信接口适配器 (Asyn-chronous Communication InterfaceAdapter),7.2 串行通信的物理标准,常用的串行通信标准由 RS-232C、RS-422A、RS-485A,RS-423A,串行接口的标准化,就是指与通信设备相连接的这组信号的内容、形式以及接插件引脚的排列等的标准化。,EIA RS232C是美国电子工业协会推荐标准 (Electronic
11、 Industries Association Recommended Standard232C) 第232代号的标准,C为标准的版本号。,1RS-232C的引脚定义,RS-232C接口标准使用标准的25针D型连接器即DB-25。PC机已使用9针连接器取代25针连接器。,TxD 发送数据串行数据的发送端。 RxD 接收数据串行数据的接收端。 GND 信号地为所有的信号提供一个公共的参考电平 RTS 请求发送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
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