第六章 串行通信接口

DSR
3
4
RTS
CTS
5
RI
DB-9型连接器
2、主要引脚的功能
3、RS-232C标准信号线说明





“发送”和“接收”都 TxD 2：发送数据 是站在DTE立场上 串行数据的发送端 RxD 3：接收数据 串行数据的接收端 RTS 4：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 5：清除发送（允许发送） 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信号 RTS和CTS是数据终端设备与数据通信设备间一对用于数据 发送的联络信号
1．2同步传送方式


同步传送是以许多字符或许多比特组织成的数据块 为传输单位，它是一种连续传送数据的方式。 在通信开始以后，发送端连续发送字符，接收端也 连续接收字符，直到一个数据块传送结束。同步传 送时，字符与字符之间没有间隙，也不用起始位和 停止位，仅在数据块开始时用同步字符SYNC来指示。
收发双方应该使用相同的波特率，接收器时钟频率应为：
Frxc = Fd × Kr = 2400×64 = 153600 （Hz）
异步通信中，收发双方的约定
在异步通信中。收发双方必须事先约定两件事： 一是规定字符格式 即规定字符各部分所占的位数，是否采用奇偶校验，以 及校验的方式(偶校验还是奇校验)。 二是规定所采用的波特率以及时钟频率和波特率间的 比例关系。 异步传送由于不传送同步时钟脉冲，所以设备比较 简单，实现起来方便。它还可根据需要连续地或有间 隙地传送数据，对各字符间的间隙长度没有限制。 缺点：是在数据字符串中要加上起同步作用的起始位 和停让位，降低了有效数据位的传送速率，仅适合于 低速通信的场合。
6、1、2 串行通信的制式
按照数据流的方式可分为单工、半双工和全双工三种 基本传送方式 1、单工传送方式 在接收器和发送器之间只有一条传 输线，只能进行单一方向的传输
2、半双工传送方式 当使用同一根传输线既作输入 又作输出时，虽然数据可以在 两个方向上传送，但通信双方 不能同时进行收发数据
发 送 器
2 同步串行接口
组成





FIFO(先入先出缓冲器)：它是由多个寄存器组成的，因此发送时，cPu一次 可以将几个字符预先装入。接收时，允许cPu—次连续取出几个字符。 输出移位寄存器：它从发送FIFO取得并行数据，以发送时钟的速率串行发送 数据信息。 输入移位寄存器：它从串行输入线上以时钟分离器提取出来的时钟速率接收 串行数据流，每接收完—’个字符数据将其送往接收FIFO。 CRC发生器：它从发送数据流信息中获得CRC校验码。 CRC校验器：它从接收数据流信息中提取cRc校验码，并与接收到的校验码相 比较。 总线缓冲器：它是CPU与 FIFO(发送和接收)交换数据的双向缓冲器，用来传 送cPu对端口的控制信息和端口返回给cPu的状态信息。 时钟分离器和锁相环：用来从串行输入数据中提取时钟信号以保证接收时钟 与发送时钟的同频同相。

6、1、1．串行通信的分类


按照串行数据的同步方式，串行通信可分为异步传 送和同步传送两类。 同步通信是靠识别同步字符来实现数据的发送和接 收的，而异步通信是一种利用字符的再同步技术的 通信方式。
1．1 异步传送方式


异步传送的特点是数据在线路上的传送是不连续。 数据以一个字(或称字符)为单位来传送。异步传 送时，各个字符间可以是连续传送的．也可以是间 断传送的，这完全由发送方根据需要来决定。 异步传送时，同步时钟脉冲并不发送到接收方，即 双方各用自己的时钟源来控制发送和接收。 字符的发送是随机进行的，因此，对于接收方来说 就有一个判别何时有字符达到，何时是新的一 个 字符开始的问题。因此，在异步通信时，对字符必 须规定一定的格式。
1、RS-232C的电气特性

232C接口采用EIA电平 高电平为＋3V～＋15V 低电平为－3V～－15V 实际常用±12V或±15V
相互转换

标准TTL电平


高电平：＋2.4V～＋5V 低电平：0V～0.4V
1.机械特性
（1）连接器（Connector）常用二种：
13
25
22
11
6、2 串行通信接口标准




6.2.1 RS-232C接口标准 美国电子工业协会EIA制定的通用标准串行接口 1962年公布，1969年修订 1987年1月正式改名为EIA-232D 设计目的是用于连接调制解调器 现已成为数据终端设备DTE（例如计算机）与数据 通信设备DCE（例如调制解调器）的标准接口 可实现远距离通信，也可近距离连接两台微机 属于网络层次结构中的最低层：物理层





DSR 6:数传机就绪 表明Modem处于可使用的状态 SG 7：信号地 为所有的信号提供一个公共的参考电平 DCD 8：数据载体检出 当本地调制解调器接收到来自对方的载波信号 时，该引脚向数据终端设备提供有效信号 DTR 20：数据终端就绪 数据终端可使用。 RI 22：振铃指示 当调制解调器接收到对方的拨号信号期间，该 引脚信号作为电话铃响的指示、保持有效
第六章 串行通信接口
串行通信的基本概念 串行通信接口标准 INTEL 8251的功能及应用编程 微型计算机串行通信程序的编制
6、1 串行通信的基本概念
计算机的CPU与其外部设备之间常常要进行信息的 交换， 一台计算机与其他的计算机之间有时也要交 换信息。所有这些信息交换均可称为“通信”。 通信的基本方式可分为并行通信和串行通信两种。 并行通信是指数据的各位同时进行传送的通信方式。 串行通信是指数据是一位一位地按顺序传送的通信 方式。
例1 某一串行接口电路的发送器时钟频率为19200Hz， 波特率因子的值为16，则发送波特率
Fd = Ftxc/Kt = 19200/16 = 1200（bps）
例2 要完成从A站到B站的串行数据通信，A站的发送器 时钟频率Ftxc为38400Hz，波特率因子为16；B站的接 收器电路规定波特率因子为64，则B站的接收器时钟频 率应为多少？ 根据A点的发送器电路规定，数据传输的波特率： Fd = Ftxc/Kt = 38400/16 = 2400 （bps）
9 8 7 6 5 4 3 2 1
①DB-25型，25脚，只用 9个信号（2个数据线，6 个控制线，1个地址）， 如图所示。
DCD GND DSR CTS RTS R XD T XD
20
18
14
DB-25型连接器
②DB-9型
9针，9针全用，如下图。
DCD R XD T XD DTR GND
1 2
6 7 8 9
假如每传送一个8位字符，共有12位格式（其中有1 个起始位，8个数据位，1个校验位，2个停止位）， 如果波特率是1200bps。 则每秒钟传送的字符数是1200/12=100个。
波特率和时钟频率


在串行通信时，接口电路的发送端需要用一个 时钟来决定每一位对应的时间长度，同样接收 端也需要由一个时钟确定每一位数据所对应的 时间长度。为了实现这一目的，通常串行接口 电路各有一个独立的时钟信号，发送器时钟和 接收器时钟。 收/发时钟频率与波特率之间的关系： 收/发时钟频率=波特率×波特因子 一般n取1, 16, 32和64等。对于异步通信，常 采用n=16；对于同步通信，则必须取n =1。
2. 同步通信



以一个数据块（帧）为传输单位，每个数据块附加1个或2 个同步字符，最后以校验字符结束 同步通信的数据传输效率和传输速率较高，但硬件电路比 较复杂 串行同步通信主要应用在网络当中 最常使用高级数据链路控制协议HDLC
~ ~
同步字符
数据
数据 ~ ~
数据
校验字符




同步通信可以分为单同步字符方式和双同步字符方式。 同步字符可以由用户约定，当然也可以采用用ASCII码 中规定的SYN代码，即16H。 按同步方式通信时，在发送时要插入同步字符，接收方 检测到同步字符时，即准备开始接收，因此，在硬件设 备上需要有插入同步字符和相应的检测手段，设备较复 杂。 在同步传送时，无论接收或发送，都要求统一时钟．即 时钟频率和波特率一致。为了保证接收正确无误，发送 方除了传送数据外，还要把时钟信号同时传送出去。 同步传送的优点是传送速率较高，可达56K波特或更高。
异步通信的时钟定时方法
发送方利用发送时钟来决定发送每个位的时刻 接收方检测起始位的下降沿，并用它来同步接收时 钟，然后利用接收时钟从每一位的中间接收该位 接收/发送 时钟 数据 （62H）
0 0 1 0 0 0 1 1 0 0/1 1 1
LSB
异步传输先发送低位(LSB)
起始位
MSB
奇偶 校验位
停止位
不使用联络信号的3线相连方式 为了交换信息，TxD和RxD应当交叉连接 程序中不必使RTS和DTR有效 也不应检测CTS和DSR是否有效
2）具有MODEM设备的远距离通信
微机 MODEM MODEM 微机
2 3 4 5 6 7 8 20 22
起止式异步通信数据格式 ①每个字符总是以起始位开始（“0”），以停止位 （“1”）结束。 ②字符之间没有时间间隔要求 ③字符后一位校验位（可没有）
1 0 1 0 0 起始位 0 低 数据位 高 0 1 0 1 停 止 位 校验位 空 闲 位 1 0 0 0 1
2.特点：是一个字符一个字符传输


波特率




波特率是指单位时间内传送二进制数据的位数，其 单位是bps（位/秒），简称波特。波特率是衡量 串行通信数据速度快慢的一个技术指标。有时也用 “位周期”来表示传输速率，位周期是波特率的倒 数。 最常用的标准波特率是110、300、600、1200、 2400、4800、9600和19200bps。 并行通信中，传输速率是以每秒传送多少字节来表 示。 串行通信中，传输速率是以波特率来表示