8串行通信及串行接口技术
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串行口工作原理
串行口是一种用于数据传输的硬件接口,它可以将数据逐个比特地传输。
串行口工作的基本原理是将需要传输的数据按照一定的规则进行分割,并以连续的比特序列的形式进行传输。
在串行口的工作过程中,数据被分成一个个比特,然后按照事先约定好的规则,依次传输给接收端。
这个规则包括了每个比特的位宽、传输的顺序以及同步的方式等等。
通常情况下,串行口使用的是异步传输方式,也就是说,传输时不需要事先进行时钟同步,而是在数据的起始位置插入起始位和校验位来提供同步信息。
在串行口的数据传输过程中,发送端按照一定的时序将数据比特逐个发送给接收端。
接收端按照相同的时序依次接收每个比特,并通过解码、校验等操作恢复原始数据。
为了保证数据的准确性,通常还会在传输过程中加入差错检测和纠错机制,例如CRC校验等。
串行口的工作原理与并行口不同,串行口通过逐个比特的方式传输数据,相比之下,串行口在传输速率上可能会受到一定的限制。
但是串行口的传输距离相对较长,传输线路简单,而且可以灵活选择传输速率,因此在许多应用场景下得到了广泛的应用。
例如,在计算机、通信设备、工业自动化等领域中,串行口被广泛用于连接外部设备与主机进行数据交互。
《微机原理及接口技术》课程标准课程编号:课程名称:微机原理及接口技术(Microcomputer Principle and Interface Technology)课程类型:专业基础课学时学分:64学时(4学分)一、课程概述(一)课程性质。
《微机原理及接口技术》是计算机各本科专业教学中的一门重要专业基础课,在教学计划中占有重要地位和作用。
本课程的教学目的是使学生掌握计算机的基本组成部件、逻辑功能、工作原理、设计方法和实现技术等的有关基础知识和技术,建立完整、清晰的计算机整机概念。
并使学生具备对计算机系统整机和部件进行分析和设计的能力。
《计算机组成原理》、《汇编语言》等课程是《微机原理及接口技术》的先修课程。
(二)课程理念。
为适应当今科学与技术发展和培养高素质应用型人材的要求,《微机原理及接口技术》作为一门学科基础课,将加强专业基础理论,拓宽专业口径,注重实践性环节,提高素质教育作为教学理念。
在教学设计方面,使学生对微机原理的基本1二、课程目标(一)总体目标初步掌握先进的微处理器芯片结构,熟悉当前主流计算机硬件系统的构成;掌握微机接口应用技术开发、设计方法,了解微型计算机实现技术及微机技术新的发展趋势。
(二)具体目标1. 了解《微机原理及接口技术》这门学科的性质、地位和独立价值。
知道这门学科的研究范围、分析框架、研究方法、学科进展和未来方向。
2.理解微型计算机系统的运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大组成部件的有关基本概念和基本原理。
了解相应的有关新技术和方法。
3.理解微处理器、存储器,以及有关的输入设备和输出接口等各个部件的组成结构和基本功能。
4.通过完成可编程芯片硬件连线与芯片的初始化编程和应用程序的设计,掌握使用可编程接口芯片进行I/O接口设计的能力。
5.掌握内存储器芯片的选用和扩充能力。
三、内容标准第一单元微型计算机概述学习目标:使学生建立微型计算机结构模型初步了解微处理器的特点和应用场合。
串⼝通信概念通信(Serial Communications)的概念⾮常简单,串⼝按位(bit)发送和接收。
与串⾏通信相对的是并⾏通信。
数据传输⼀般都是以字节传输的,⼀个字节8个位。
拿⼀个并⾏通信举例来说,也就是会有8根线,每⼀根线代表⼀个位。
⼀次传输就可以传⼀个字节,⽽串⼝通信,就是传数据只有⼀根线传输,⼀次只能传⼀个位,要传⼀个字节就需要传8次。
就像⼩虎队那⾸歌⼀样,把你的⼼,我的⼼,串⼀串,再烤⼀烤。
串⼝通信就是把数据串在⼀根线上传输,所以就叫串⼝吧。
通信⽅式⼀般情况下,设备之间的通信⽅式可以分成并⾏通信和串⾏通信两种。
它们的区别是:串⾏通信分类1、按照数据传送⽅向分为:单⼯:数据传输只⽀持数据在⼀个⽅向上传输;半双⼯:允许数据在两个⽅向上传输。
但是,在某⼀时刻,只允许数据在⼀个⽅向上传输,它实际上是⼀种切换⽅向的单⼯通信;它不需要独⽴的接收端和发送端,两者可以合并⼀起使⽤⼀个端⼝。
全双⼯:允许数据同时在两个⽅向上传输。
因此,全双⼯通信是两个单⼯通信⽅式的结合,需要独⽴的接收端和发送端。
2、按照通信⽅式分为:同步通信:带时钟同步信号传输。
⽐如:SPI,IIC通信接⼝。
异步通信:不带时钟同步信号。
⽐如:UART(通⽤异步收发器),单总线。
异步通信的两个关键:第⼀,数据单元——帧,它是双⽅约定好的数据格式;第⼆,波特率,它决定了‘帧’⾥每⼀位的时间长度。
异步通信的特点:不要求收发双⽅时钟的严格⼀致,实现容易,设备开销较⼩,但每个字符要附加2~3位⽤于起⽌位,各帧之间还有间隔,因此传输效率不⾼。
在同步通讯中,收发设备上⽅会使⽤⼀根信号线传输信号,在时钟信号的驱动下双⽅进⾏协调,同步数据。
例如,通讯中通常双⽅会统⼀规定在时钟信号的上升沿或者下降沿对数据线进⾏采样。
在异步通讯中不使⽤时钟信号进⾏数据同步,它们直接在数据信号中穿插⼀些⽤于同步的信号位,或者将主题数据进⾏打包,以数据帧的格式传输数据。
通讯中还需要双⽅规约好数据的传输速率(也就是波特率)等,以便更好地同步。
串行通信和接口技术1. 并行通信和串行通信各有什么优缺点?2. 在输入过程和输出过程中,并行接口分别起什么作用?3. 8255A的3个端口在使用时有什么差异?4. 当数据从8255A的端口C往数据总线上读出时,8255A的几个控制信号CS、A1、A0、RD、WR分别是什么?5. 8255A的方式选择控制字和置1/置0控制字都是写入控制端口的,那么,它们是由什么来区分的?6. 8255A有哪几种工作方式?对这些工作方式有什么规定?7. 对8255A设置工作方式,8255A的控制口地址为00C6H。
要求端口A工作在方式1,输入;端口B工作在方式0,输出;端口C的高4位配合端口A工作;低4位为输入。
8. 设8255A的4个端口地址为00C0H,00C2H,00C4H,00C6H,要求用置0/置1方式对PC6置1,对PC4置0。
9. 8255A在方式0时,如进行读操作,CPU和8255A分别要发什么信号?对这引起信号有什么要求?据此画出8255A方式0的输入时序。
10. 8255A在方式0时,如进行写操作,CPU和8255A分别要发什么信号?画出这些信号之间的时序关系。
11. 8255A的方式0一般使用在什么场合?在方式0时,如要使用应答信号进行联络,应该怎么办?12. 8255A的方式1有什么特点?参考教材中的说明,用控制字设定8255A的A口工作于方式1,并作为输入口;B口工作于方式1,半作为输入口,用文字说明各个控制信号和时序关系。
假定8255A的端口地址为00C0H,00C2H,00C4H,00C6H。
13. 8255A的方式2用在什么场合?说明端口A工作于方式2时各信号之间的时序关系。
14. 在并行接口中为什么要对输入/输出(特别是输出)数据进行锁存?在什么情况下可以不锁存?15. 并行接口电路中为什么要存放外设的状态?你能举出两个例子说明存放状态的必要性吗?16. 根据PC总线的特点,给一个并行接口设计一个译码器,并行口占用的I/O端口地址为4F0~4F3H。
串行接口是一种数字接口,用于在计算机系统中传输数字信号或者数据。
串行接口通过一根线依次传输每个位的数据,相比并行接口,串行接口只需要一根线就可以进行数据传输,因此在一些场景中可以节省成本和空间。
本文将首先简述串行接口的工作原理,然后分别对串行接口的优点和缺点进行详细介绍。
一、串行接口的工作原理1. 数据传输串行接口通过一个个数据位的顺序传送数据,每个数据位通过一根线进行传输。
在传输时,数据被分割成一个个数据包,每个数据包由起始位、数据位、校验位和停止位组成。
这些数据包按照一定的规则经过线路传输,接收端再将这些数据包组装还原成原始数据。
而整个过程中,数据包的传输是依赖于时钟脉冲信号的。
2. 时钟信号为了确保接收端能够正确地接收和理解发送端的数据,串行接口需要一个时钟信号来进行数据的同步。
时钟信号在数据传输的过程中充当了一个重要的角色,确保发送端的数据能够被准确地读取和复原。
3. 带宽利用串行接口能够更好地利用带宽,因为它只需要一根线来进行数据传输。
在一些对带宽有限制的环境下,串行接口可以更好地满足需求。
二、串行接口的优缺点串行接口作为一种常见的数字接口,在许多设备中被广泛使用。
其优缺点如下:优点:1. 使用简单串行接口只需要一根线进行数据传输,在设计和使用上相对简单。
这对于一些资源有限的情况下尤为重要,比如在一些嵌入式系统中,串行接口能够更好地满足需要。
2. 抗干扰能力强因为串行接口只需要一根线进行数据传输,相比并行接口,串行接口在传输过程中对于干扰的抵抗能力更强。
这使得串行接口能够更好地适用于电磁干扰严重的环境。
3. 长距离传输串行接口可以支持较长的传输距离,这对于一些需要进行长距离数据传输的场景非常重要。
缺点:1. 传输速率低由于串行接口是逐位传输数据的,因此在相同条件下,它的传输速率往往比并行接口要低。
这意味着在需要进行高速数据传输的场景下,串行接口可能无法满足需求。
2. 数据传输效率低串行接口在数据传输的过程中需要进行数据包的分割和再组装,这会导致数据传输的效率较低,尤其在大批量数据传输的情形下。
第八章串行通信技术§8。
1串行通信的概述及RS-232C总线教学方法:讲授法教学目的:1、了解单片机串行通信的基本方法。
2、掌握单片机串行通信的相关概念。
3、了解RS-232C总线。
4、了解RS-232C总线电平及计算机信号电平教学重点:串行通信的方式教学难点:波特率的理解和信号电平的理解教学过程:组织教学:授课课时:(2课时)扳书课题:§8。
1串行通信的概述及RS-232C总线引入新课:一、串行通信概述1、什么叫串行通信?并行、串行举生活中的例子(排横队行走,排纵队行走)说明;引出并行通信,串行通信的概念。
P00P01 外设1P02P0389C51RXD外设2TXD串行通信就是使计算机中的数据一位一位地按先后顺序在一根传输线上传送。
通常有两种基本的通信方式:异步通信和同步通信。
2、异步通信和同步通信回顾在数字电路中所学的移位寄存器工作原理。
可提问学生。
异步通信:异步——发送时钟不一定等于接收时钟。
如下图:数据传送是帧的形式传送,每一帧数据包括起始位、数据位、奇偶校验位、停止位四部分。
其中数据位可以是5位、6位、7位、8位。
在一帧格式中,先是一个起始位0,然后是8个数据位,规定低位在前,高位在后,接下来是奇偶校验位(可以省略),最后是停止位1。
用这种格式表示字符,则字符可以一个接一个地传送。
特点:不同速度的外设可相互传送,但传送数据比实际数据位数多(加起始位、停止位等),占用CPU时间,传送速度较慢。
同步通信同步——发送设备时钟等于接收设备时钟。
在同步通信中,每个字符要用起始位和停止位作为字符开始和结束的标志,占用了时间;所以在数据块传递时,为了提高速度,常去掉这些标志,采用同步传送。
由于数据块传递开始要用同步字符来指示,同时要求由时钟来实现发送端与接收端之间的同步,故硬件较复杂。
发送方和接收方时钟完全一样,只要双方同时准备好(同步),可直接传送数据,无需附加多余的控制位,传送数据效率高,但设备要求高。
嵌入式系统中常见的通信接口介绍与实践嵌入式系统是一种集成了硬件和软件的计算系统,旨在满足特定应用需求。
通信接口在嵌入式系统中扮演着至关重要的角色,它们允许不同组件之间进行数据传输和交互。
本文将对嵌入式系统中常见的通信接口进行介绍,并提供实际应用实践。
1. 串行通信接口串行通信接口通过逐位传输数据来实现通信。
它在嵌入式系统中非常常见,因为它可以使用少量的引脚来传输大量的数据。
常见的串行通信接口包括RS232、RS485、SPI(串行外设接口)、I2C(双向串行总线)等。
RS232是一种常见的串行通信接口,广泛应用于计算机和外围设备之间的通信。
它使用一对差分信号线进行数据的传输。
实践中,我们可以通过串口连接电脑和嵌入式系统,实现数据的收发和调试。
RS485是一种多点通信标准,可以连接多个设备。
它适用于在远距离传输数据的情况下,可达数千米的传输距离。
在实践中,我们可以使用RS485实现远程传感器的数据采集或远程监控系统的数据传输。
SPI是一种同步串行通信接口,常用于嵌入式系统中的外设和主控制器之间的通信。
它使用四根信号线(主机输入、主机输出、时钟和片选)来实现数据传输。
常见的SPI外设包括存储器芯片、传感器和显示器等。
在实践中,我们可以通过SPI接口读取传感器数据或控制外部设备。
I2C是一种双向串行总线,适用于通过两根信号线(数据线和时钟线)连接多个设备。
它使用地址和数据进行通信,并支持多主机模式。
在嵌入式系统中,我们可以使用I2C总线连接不同的传感器、存储器和其他外设。
实践上,可以使用I2C总线读取温度传感器的数据或与其他设备进行通信。
2. 并行通信接口并行通信接口可以同时传输多个位的数据,它们可以提供更高的传输速率,但需要更多的引脚。
常见的并行通信接口包括ATA(并行ATA)、PCI(周边组件互连)、PCIe(PCI Express)等。
ATA是一种常见的并行通信接口,用于连接存储设备(例如硬盘驱动器)和主机系统。
微机原理与接口技术_楼顺天版《微机原理与接口技术》是一本关于微机原理和接口技术的教材,该教材分为楼顺天版和其他版本。
下面是对《微机原理与接口技术_楼顺天版》的详细介绍:《微机原理与接口技术_楼顺天版》是由楼顺天编写的一本教材,主要介绍了微机原理和接口技术的基本概念、原理、应用和实践。
该教材的内容涵盖了计算机硬件、微处理器、总线结构、存储器、输入输出接口、中断系统、DMA控制器、串行通信接口、并行通信接口等方面的知识。
教材的内容主要包括以下几个方面:1. 微机系统的基本概念:介绍了微机系统的组成和基本原理,包括中央处理器、存储器、输入输出设备等。
2. 微处理器的结构和工作原理:详细介绍了微处理器的内部结构和工作原理,包括指令集、寄存器、运算器、控制器等。
3. 总线结构和总线控制:讲解了总线的基本概念和分类,以及总线的控制方法和时序。
4. 存储器:介绍了存储器的分类、组织结构和访问方式,包括RAM、ROM、EPROM等。
5. 输入输出接口:讲解了输入输出接口的原理和实现方法,包括并行接口、串行接口、通用异步收发器等。
6. 中断系统:介绍了中断的概念和分类,以及中断系统的工作原理和实现方法。
7. DMA控制器:详细讲解了DMA控制器的工作原理和应用,包括DMA传输的过程和控制方式。
8. 串行通信接口:介绍了串行通信接口的原理和应用,包括串行通信的基本概念、协议和接口电路。
9. 并行通信接口:讲解了并行通信接口的原理和应用,包括并行通信的基本概念、协议和接口电路。
《微机原理与接口技术_楼顺天版》通过理论与实践相结合的方式,深入浅出地介绍了微机原理和接口技术的相关知识,适合计算机科学与技术、电子信息工程、自动化等专业的本科生和研究生使用。
该教材内容全面、详细,有助于读者理解和掌握微机原理和接口技术的基本原理和应用。
微机原理与接口技术实验报告实验目的,通过本次实验,掌握微机原理与接口技术的基本知识,了解并掌握微机接口技术的应用方法。
实验仪器与设备,微机实验箱、接口卡、示波器、电源等。
实验原理,微机接口技术是指微机与外部设备进行数据交换的技术。
它是微机与外部设备之间的桥梁,通过接口技术可以实现微机与外部设备之间的数据传输和通信。
实验内容与步骤:1. 实验一,串行通信接口实验。
a. 将串行通信接口卡插入微机实验箱的接口槽中;b. 连接示波器和外部设备,并进行数据传输测试;c. 观察并记录数据传输的波形和数据传输情况。
2. 实验二,并行通信接口实验。
a. 将并行通信接口卡插入微机实验箱的接口槽中;b. 连接外部设备,并进行数据传输测试;c. 观察并记录数据传输的情况。
3. 实验三,AD转换接口实验。
a. 将AD转换接口卡插入微机实验箱的接口槽中;b. 连接外部模拟信号源,并进行模拟信号转换测试;c. 观察并记录模拟信号转换的波形和数据传输情况。
实验结果与分析:1. 串行通信接口实验结果分析:通过实验发现,在串行通信接口实验中,数据传输的波形稳定,数据传输速度较快,适用于对数据传输速度要求较高的应用场景。
2. 并行通信接口实验结果分析:在并行通信接口实验中,数据传输稳定,但数据传输速度相对较慢,适用于对数据传输速度要求不高的应用场景。
3. AD转换接口实验结果分析:经过实验发现,AD转换接口可以将模拟信号转换为数字信号,并且转换精度较高,适用于对信号转换精度要求较高的应用场景。
实验总结与展望:通过本次实验,我们深入了解了微机原理与接口技术的基本知识,掌握了串行通信接口、并行通信接口和AD转换接口的应用方法。
同时,也发现不同接口技术在数据传输速度、稳定性和精度方面各有优劣,需要根据实际应用场景进行选择。
未来,我们将继续深入学习和探索微机接口技术的应用,为实际工程项目提供更好的技术支持。
结语:通过本次实验,我们对微机原理与接口技术有了更深入的了解,实验结果也验证了接口技术在数据传输和信号转换方面的重要作用。