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第8章串行通信接口.pptx

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微机原理第八章 串行通信及串行接口

微机原理第八章 串行通信及串行接口

1. 可编程串行接口典型结构
✓状态寄存器
✓控制寄存器
✓数据输入寄存器--串行输入/并行 输出移位寄存器
✓数据输出寄存器--并行输入/串行 输出移位寄存器
2. 串行通信基本概念
在串行通信时，数据和联络信号使用同一条信号线 来传送，所以收发双方必须考虑解决如下问题： ❖ 波特率---双方约定以何种速率进行数据的发送和接收 ❖ 帧格式---双方约定采用何种数据格式 ❖ 帧同步---接收方如何得知一批数据的开始和结束 ❖ 位同步--- -接收方如何从位流中正确地采样到位数据 ❖ 数据校验--- -接收方如何判断收到数据的正确性 ❖差错处理---收发出错时如何处理 收发双方必须遵守一些共同的通信协议才能解决上述问题。
串行通信适于长距离、中低速通信
并行通信
将数据的各位同时在多根并行传输线上进行传输。
D0 0
D1 1
D2 0
源
D3 1
D4 D5
0 1
D6 1
D7 0
D0 D1 D2 D3 目 D4 的 D5 D6 D7
数据的各位同时由源到达目的地 → 快 多根数据线 → 短距离（远程费用高）
并行通信适于短距离、高速通信
工作方式下。
（8）错误检测 • 传输错误 • 覆盖错误
二、 接口与系统的连接
从结构上，可把接口分为两个部分，其中和 外设相连的接口结构与具体外设的传输要求及数 据格式相关，因此，各接口的该部分互不相同； 而与系统总线相连的部分，各接口结构类似，一 般都包括：
1． 总线收发器和相应的逻辑电路
2． 联络信号逻辑电路
接收端需要一个时钟来测定每一位的
时间长度。
波特率/位传输率---每秒传输的离散信号 的数目/每秒传输的位数。 波特率因子---

第8章-串行通信接口

第8章-串行通信接口

1. 误码率的控制
所谓误码率，是指数据经过传输后发生错误的位数与 总传输位数之比。在计算机通信中，一般要求误码率达到10-6数量级。 2. 检纠错编码方法的使用
在实际应用中，具体实现检错编码的方法很多，而在串行通信中 应用最多的是奇偶校验和循环冗余码校验。
错误检测只在接收方进行，并且是在接收程序中通过软件来检测。 3. 错误状态的分析与处理
“1”对应相位180度
100
f2 0度
11
180度
8.2 串行通信协议
所谓通信协议（也叫做通信控制规程）是指通信双方的一种约定， 约定中包括对数据格式、传输速度、检纠错方式、传送步骤，以及控 制字符定义等问题作出统一规定，通信双方必须共同遵守。
8.2.1 串行通信中的传输速率控制
1. 数据传输速率控制的实现方法
图8.2 半双工方式示意图
特点：①每端需有一个收/发切换电子开关 ②因有切换，会产生时间延迟
应用：打印机串口，单向传送设备，发送器→接收器
2019/12/22
计算机接口技术
5
3. 单工
单工是通信双方只能进行一个方向的传输，不能有双向传输。 此方式目前很少使用了。
8.1.3 串行通信的基本方式
1. 异步通信方式 异步通信是以字符为单位传输的，每个字符经过格式化之
Baud三者之间的关系，即：
TxC＝factor×Baud
（8.1）
例如，某一串行接口电路的波特率为1200b/s，波特因子为16个/位，
则发送时钟的频率为：
TxC＝16个/b×1200b/s＝19200Hz
际上，波特率因子可理解为发送或接收1b数据所需的时钟脉冲个数。 引用波特率因子的目的是为了提高定位采样的分辨率，有利于鉴别干扰 和提高异步串行通信的可靠性。这一点可从图8.4中看出。

第8章串行口及其应用优秀PPT

第8章串行口及其应用优秀PPT

11
3 11位异步收发，波特率可变(T1溢出率/n，
n=32或16)
(2) SM2：多机通信控制器位
位地址 9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98 HHHHHHHH
SCO SM SM SM RE TB RB TI RI N 0 1 2N8 8
在方式0中，SM2必须设成0。
在方式1中，当处于接收状态时，若SM2=1，则只有接收 到有效的停止位“1”时，RI才能被激活成“1”(产生中断 请求)。
(3) REN：串行允许接受控制位。该位由软件置位或复位。 当REN=1，允许接收；当REN=0，禁止接收。
REN=0，禁止接收。
位地址 9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98 HHHHHHHH
SCO SM SM SM RE TB RB TI RI N 0 1 2N8 8
(4) TB8：方式2和方式3中要发送的第9位数据。该位由软件置 位或复位。在方式2和方式3时，TB8是发送的第9位数 据。在多机通信中，以TB8位的状态表示主机发送的 是地址还是数据：TB8=1表示地址，TB8=0表示数据。 TB8还可用作奇偶校验位。
同步 数 据 数 据 … 数据字 数 据 校 验 (校验
字符 字符1 字符2
符n-1 字符n 字 符 字符)
图3 同步通信数据传送格式
2. 异步通信(Asynchronous Communication)
在异步传输中，传输的数据如会被:
1个start bit 0和1个stop bit 打包, 新的数据称为1帧.
(2) 数据接收 REN=1，RI=0时，启动接收
①若SM2=0，接收到的8位数据送SBUF，第9位数 据送RB8。
② 若SM2=1，接收到的第9位数据为0，数据不送 SBUF；接收到的第9位数据为1，数据送SBUF，第9 位送RB8。

第8章串行通信接口归纳.ppt

第8章串行通信接口归纳.ppt
大多数情况下，串行通信是双向的，调制器和解调 器一般合在一个装置中，这就是调制解调器MODEM。
调制解调器的类型按照调制技术分为：振幅键控 （ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。
当波特率小于300时，一般采用频移键控（FSK） 调制方式。其基本原理是把“0”和“1”的两种数字信号 分别调制成不同频率的两个音频信号
发送数据寄存器：从CPU数据总线接收并行数据。
接收数据寄存器：接收从接收移位寄存器送来的并 行输入数据，再将数据送往CPU。
数据总线缓冲器：它是CPU与数据寄存器（发送和 接收）交换数据的双向缓冲器，用来传递CPU对 端口的控制信息、双向传递数据、向CPU提供状 态信息。
靠起始位和停止位来实现字符的界定或 同步，称为起止式协议。 可靠性高；附加位，降低了传输效率
异步传输模式的字符格式
1位起始位，5～8位数据 1位校验位（可无） 1位、1.5位或2位的停止位
传送时，数据的低位在前，高位在后。 比如要传送一个字符“C“，C的ASCII码为 43H（1000011），要求一位停止位，采用 偶校验，数据有效位7位，则一帧信息为： 0110000。
8.1.7 串行接口的基本结构和基本功能
基本功能： 1、实现串行与并行数据之间的相互变换 2、根据串行通信协议完成串行数据的格式化
在异步通信方式发送时自动添加启/停位，接收时自动删 除启/停位等。面向字符的同步方式数据格式化时，需要 在数据块前加同步字符，数据块后加校验字符。
3、具有出错检测电路
在发送时，接口电路自动生成奇偶校验位；在接收时，接 口电路检查字符的奇偶校验位或其他校验码，用来指示接 收的数据是否正确。
2．面向字符的同步协议
IBM公司的二进制同步通信协议（BSC） 特点是一次传送由若干个字符组成的数
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注：
SDLC规定A场和C场的宽度为8位或16 位。接收方必须检查每个地址字节的第一 位，如果为“0”，则后边跟着另一个地址 字节；若为“1”，则该字节就是最后一个 地址字节。同样，如果控制场第一个字节 的第一位为“0”，则还有第二个控制场字 节，否则就只有一个字节。
面向比特同步协议的帧格式
信息场（I）:要传送的数据 校验场（FC）:16位循环冗余校验码CRC。其 生成多项式为CCITT多项式X16+X12+X5+1。 除了标志场和自动插入的“0”位外，所有的 信息都参加CRC计算。
ETX：文终字符（End of Text） ，用于最后一个分 数据块后面。
校验码：对从SOH开始直到ETX（或ETB）字段进行 校验，校验方式可以是奇偶校验或CRC校验。
转义字符DLE
数据透明: 将特定字符作为普通数据处理的能力
实现方法： 协议中设置转义字符DLE（Data Link
Escape 注：
0110000111
2．面向字符的同步协议
特点： ① 一次传送由若干个字符组成的数据块， ② 规定了10个特殊字符作为这个数据块的开
头与结束标志以及整个传输过程的控制信 息，它们也叫做通信控制字。
最有代表性的面向字符的协议： IBM公司的二进制同步通信协议（BSC）
面向字符同步协议的帧格式
SYN：同步字符（Synchrunous Character），表示一 帧的开始
式下的串行通信编程应用； ◆ 学会采用BIOS或DOS调用方式利用串行接口来发
送/接收一个字符。
第8章 串行通信接口
本章目录：
8.1 串行通信的基本概念 8.2 串行接口标准 8.3 异步通信接口 8.4 通信接口的BIOS调用及DOS调用 习题与思考题
8.1 串行通信的基本概念
8.1.1 串行通信的特点 8.1.2 数据通信方式 8.1.3 串行通信方式 8.1.4 信息的校验方式 8.1.5 传输速率与传送距离 8.1.6 信号的调制与解调 8.1.7 串行接口的基本结构和基本功能
② 国际标准化组织ISO的高级数据链路控制规程HDLC （High Level Data Link Conrtol）
③ 美国国家标准协会的先进数据通信规程ADCCP （Advancde Data Communications Control Procedure）
面向比特同步协议的帧格式
标志字符: 01111110 地址场(A): 与之通信的次站的地址 控制场(C): 可规定若干个命令
8.1.3 串行通信方式
根据时钟控制方式可分为:
异步通信方式
通信的发送设备与接收设备使用各自的时钟 控制工作，要求双方的时钟尽量一致，但接收端 的时钟完全独立于发送端，由自己内部的时钟发 生器产生，所以实际频率总是有差异的。
同步通信方式
通信的双方使用同一个时钟控制数据的发送 和接收，发送端与接收端的时钟必须严格一致。
SOH：序始字符（Start OF Header），表示标题的开 始。
标题：包括源地址、目标地址和路由指示等信息。
面向字符同步协议的帧格式
STX：文始字符（Start Of Text）,标志着传送正文的 开始。
ETB：组终字符（End of Trandmission Block）,用于 每个分数据块后面
串行通信协议
通信协议: 通信双方的一种约定。约定中包括对数
据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、 纠错方式以及控制字符定义等问题作出统 一规定，通信双方必须共同遵守。因此， 也叫做通信控制规程，或称传输控制规程
串行通信协议分类
异步协议
通信协议 同步协议
面向字符 面向比特
1．起止式异步协议
特点: ① 按字符传输； ② 靠起始位和停止位来实现字符的界定或同
DLE本身也是特定字符，当它出现在数据 块中时，也要在它前面再加上另一个DLE。 这种方法叫字符填充。
3．面向比特的同步协议
特点： ① 所传输的一帧数据可以是任意位； ② 靠约定的位组合模式标志帧的开始和结束。 最有代表性的面向比特的协议：
① IBM的同步数据链路控制规程SDLC （Synchronous Data Conrtol）
② 键盘到主机键盘接口电路的按键扫描码传送 、
8.1.1 串行通信的特点
串行通信特点： ① 信息在一个方向上传输，只占用一根通信
线，因此在这根传输线上既传送数据信息 又传送联络控制信息； ② 信息格式有固定的要求； ③ 需要进行逻辑电平转换。
8.1.2 数据通信方式
串行通信中，数据通常是在两个站（如终 端和微机）之间进行传送，按照同一时刻 数据流的方向可分成三种基本传送模式
“0”位插入和删除技术
“0”位插入和删除技术：
为了把信息场中同标志字节相同的字符与标 志区分开。
具体作法：
发送端在发送所有信息（除标志字节外）时， 只要遇到连续5个“1”，就自动插入一个“0”； 当接收端在接收数据时（除标志字节外），如果 连续接收到5个“1”，就自动将其后的一个“0” 删除，以恢复信息的原有形式。这种“0”位的插 入和删除过程是由硬件自动完成的。
步； ③ 字符之间没有固定的时间间隔要求； ④ 可靠性高； ⑤ 附加位，降低了传输效率。
异步传输模式的字符格式
或2位的停止位
异步传输模式的字符格式
传送时，数据的低位在前，高位在后。 例：
要传送一个字符“C“，C的ASCII码为 43H（1000011），要求一位停止位，采用偶 校验，数据有效位7位，则一帧信息为：
并行传输与串行传输
并行传输： 数据代码的每一位各占一条传输线，在两个数据部件之 间一次并行传输n位数据。适合近距离高速传输。 例：计算机内CPU与主存之间的数据传输。
串行传输 ：
数据代码的所有位顺序串行排列成数据流，在一条 线缆上逐位传输。适宜远距离数据传输
例：①通信网中服务器与站点之间及各站点间的数 据传输。
德才兼备 知行合一
第八章 串行通信接口
微机接口技术
第8章 串行通信接口
学习目标：
◆ 掌握串行通信的基本概念； ◆ 掌握RS-232C串行接口标准；了解RS-422、RS-
423、RS-485串行接口标准的特点及应用场合； ◆ 理解串行接口芯片INS 8250的内部结构及外部
特性，掌握INS 8250的内部寄存器及编程方法； ◆ 重点掌握利用INS 8250实现查询方式和中断方