串行通信基础知识(ppt-41页)课件.ppt

1、 一次传送多位，速度较快一次传送多位，速度较快 占用线路多，成本较高占用线路多，成本较高 传送距离小（传送距离小（3m以内）以内） 应用范围有限应用范围有限一、串行通信的基本特点一、串行通信的基本特点 1.1.在在1 1根传输线上根传输线上, ,按位传输各种信息按位传输各种信息; ; 2. 2.传输的数据有固定的格式传输的数据有固定的格式; ; 3. 3.对信号的逻辑定义和电平与对信号的逻辑定义和电平与TTLTTL不兼容不兼容; ; 4. 4.串行通信要求双方数据传输的速率必须一致串行通信要求双方数据传输的速率必须一致; ; 5. 5.串行通信易受干扰串行通信易受干扰, ,需要进行差错的检测与

2、控制需要进行差错的检测与控制; ; 6. 6.串行通信既可以用于近距离串行通信既可以用于近距离, ,又可以用于远距离。又可以用于远距离。二、串行通信传输的工作方式（制式）二、串行通信传输的工作方式（制式） 1.1.全双工全双工(Full Duplex(Full Duplex） 数据的发送和接收分别由两根可以在两个不同的站点同时发数据的发送和接收分别由两根可以在两个不同的站点同时发送和接收的传输线进行传送，通信双方都能在同一时刻进行发送送和接收的传输线进行传送，通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作。和接收操作。发送器发送器接收器接收器发送器发送器接收器接收器A站站B站站特点：每一端都有发送器

3、和接收器特点：每一端都有发送器和接收器 有二条传送线有二条传送线应用：交互式应用，远程监测控制应用：交互式应用，远程监测控制2.2.半双工（半双工（Half DuplexHalf Duplex） 使用同一根传输线，既可发送数据又可接收数据，但不能同使用同一根传输线，既可发送数据又可接收数据，但不能同时收送数据，这样的传送方式就是半双工（时收送数据，这样的传送方式就是半双工（Half DuplexHalf Duplex）制。）制。发送器发送器接收器接收器发送器发送器接收器接收器A站站B站站特点：每端需有一个收特点：每端需有一个收/ /发切换电子开关发切换电子开关 因有切换，会产生时间延迟因有切换

4、，会产生时间延迟应用：打印机串口，单向传送设备，发送器应用：打印机串口，单向传送设备，发送器接收器接收器三、信息的检错与纠错三、信息的检错与纠错检错：检错：如何发现传输中的错误，称为检错。如何发现传输中的错误，称为检错。纠错：纠错：如何消除错误，称为纠错如何消除错误，称为纠错错误检测只在接收方进行；错误检测只在接收方进行；异步串行通信中常见错误：奇偶校验错、溢出错、帧格式错。异步串行通信中常见错误：奇偶校验错、溢出错、帧格式错。四、信号的调制与解调四、信号的调制与解调 计算机的通信是要求传送数字信号，而在进行远程数据通信计算机的通信是要求传送数字信号，而在进行远程数据通信时，线路往往是借用现有

5、的公用电话网，电话网是为音频模拟时，线路往往是借用现有的公用电话网，电话网是为音频模拟信号的设计的。一般为信号的设计的。一般为3003003400Hz3400Hz，不适合于数字信号。不适合于数字信号。n调制（调制（Modulating） 把数字信号转换为电话线路传送的模拟信号把数字信号转换为电话线路传送的模拟信号n解调（解调（Demodulating） 将电话线路的模拟信号转换为数字信号将电话线路的模拟信号转换为数字信号n调制解调器调制解调器MODEM 具有调制和解调功能的器件具有调制和解调功能的器件频移键控法频移键控法FSK、幅移键控法、幅移键控法ASK、相移键控法、相移键控法PSK调制与解

6、调示意图计算机10101010MODEM电话线MODEM101010101 0 1 0数字信号模拟信号数字信号计算机五、串行通信中的传输速率控制五、串行通信中的传输速率控制 串行通信双方的传输速率要严格一致。串行通信双方的传输速率要严格一致。 数字通信中，传输速率也称为波特率，单位为波特。数字通信中，传输速率也称为波特率，单位为波特。 数据传输速率的控制是通过波特率时钟发生器和设置波特数据传输速率的控制是通过波特率时钟发生器和设置波特率因子来实现的。率因子来实现的。2.波特率与发送波特率与发送/接收时钟接收时钟 波特率波特率:每秒传输每秒传输串行数据的串行数据的位数，单位是位位数，单位是位/秒

7、（秒（bps） 发送发送/接收时钟（接收时钟（TxC/RxC） 波特因子波特因子(Factor):发送发送/接收接收1位数据所需要的时钟脉冲个数。位数据所需要的时钟脉冲个数。 发送发送/接收时钟接收时钟=波特率波特率x波特因子波特因子 为保证通信的正确性，串行通信双方应使用相同的波特率，为保证通信的正确性，串行通信双方应使用相同的波特率，但发送但发送/接收时钟的频率可以不同。接收时钟的频率可以不同。六、串行通信方式与通信协议1.串行通信的基本方式串行通信的基本方式异步通信方式异步通信方式 以字符为单位传输，字符与字符之间的传输是异步的，以字符为单位传输，字符与字符之间的传输是异步的，而字符内部

8、位与位之间的传输是同步的。而字符内部位与位之间的传输是同步的。同步通信方式同步通信方式 以数据块（字符块）为单位传输，不仅要求字符内部位以数据块（字符块）为单位传输，不仅要求字符内部位与位之间的传输是同步的，而且要求字符与字符之间的传输与位之间的传输是同步的，而且要求字符与字符之间的传输也是同步的。也是同步的。 2.2.通信协议（通信协议（protocalprotocal） 通信双方的一种约定，包括对数据格式、同步方式，传送通信双方的一种约定，包括对数据格式、同步方式，传送速度、传送步骤、检纠错方式等问题作出统一规定。也称通信速度、传送步骤、检纠错方式等问题作出统一规定。也称通信控制规程。控制

9、规程。 ISO（Inter national Standard Organization）国际标准化组织。国际标准化组织。 OSI（Open System Interconnection）开放系统互连参考模型。开放系统互连参考模型。同步协议同步协议异步协议异步协议分类分类面向字符面向字符（character Oriented） 面向比特（面向比特（Bit）(1)起止式异步通信数据格式(2)同步通信数据格式七、串行通信接口标准七、串行通信接口标准 1、EIA-RS-232C接口标准接口标准 RS-232CRS-232C标准是美国标准是美国EIAEIA（电子工业联合会）与电子工业联合会）与BELL

10、BELL等公司等公司一起开发的，一起开发的，19691969年公布的通信协议。年公布的通信协议。n设计目的是用于连接调制解调器。设计目的是用于连接调制解调器。n数据终端设备数据终端设备DTE与数据通信设备与数据通信设备DCE的标准接口。的标准接口。n可实现远距离通信，也可近距离连接两台微机。可实现远距离通信，也可近距离连接两台微机。n 232C接口标准使用一个接口标准使用一个25针连接器针连接器 绝大多数设备只使用其中绝大多数设备只使用其中9个信号，所以就有了个信号，所以就有了9针连接器针连接器n 232C包括两个信道：主信道和次信道包括两个信道：主信道和次信道 次信道传输速率比主信道要低得多

11、，其他跟主信道相同，较少次信道传输速率比主信道要低得多，其他跟主信道相同，较少使用使用 DB-25型和型和DB-9型连接器型连接器RS-232C的信号线定义n TxD：串行数据的发送端串行数据的发送端n RxD：串行数据的接收端串行数据的接收端n RTS：请求发送请求发送n 当数据终端设备准备好送出数据时，就发出有效的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信号，用于通知数据通信设备准备接收数据n CTS：清除发送（允许发送）清除发送（允许发送）n 当数据通信设备已准备好接收数据终端设备的传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

12、出数据时，发出CTS有效信号来响应有效信号来响应RTS信号信号 RTS和和CTS是数据终端设备与数据通信设备间一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对用于数据发送的联络信号n DTR：数据终端准备好数据终端准备好n表示计算机或终端设备可以使用表示计算机或终端设备可以使用n DSR：数据通信设备准备好数据通信设备准备好n表示表示MODEM可使用可使用 DTR和和DSR是一对状态线是一对状态线n GND：信号地信号地n RI：振铃指示振铃指示n调制解调器收到通过交换台送来的通信链路上的呼叫信号调制解调器收到通过交换台送来的通信链路上的呼叫信号时时,该信号有效该信号有效.n CD

13、：载波检测（载波检测（DCD）n调制解调器接收到由通信链路另一端送来的数据载波信号调制解调器接收到由通信链路另一端送来的数据载波信号时，该信号有效时，该信号有效,表示数据链路已接通表示数据链路已接通.RS-232C信号线的使用（1）使用）使用MODEM,并通过交换式电话系统的电话线进行长距离通信并通过交换式电话系统的电话线进行长距离通信.电话线电话线MODEM微机微机2345678202223456782022MODEM23456782022数据装置准备好数据装置准备好DSRDSR数据终端准备好数据终端准备好DTRDTR发送数据发送数据TxDTxD接收数据接收数据RxDRxD请求发送请求发送R

14、TSRTS允许发送允许发送CTSCTS信号地信号地GNDGND载波检测载波检测CDCD振铃指示振铃指示RIRI微机微机23456782022通信过程：通信过程：使用使用RI和和DTR信号来建立通信链路，信号来建立通信链路，MODEM收到交换台送来的振铃呼叫收到交换台送来的振铃呼叫时，通过时，通过RI信号通知计算机或终端，计算机或终端用信号通知计算机或终端，计算机或终端用DTR信号作为信号作为RI信号信号的回答，从而建立起通信链路。的回答，从而建立起通信链路。当计算机或终端的当计算机或终端的RTS信号送到发送端的信号送到发送端的MODEM，并得到，并得到MODEM的的CTS信号时，才通过信号时，

15、才通过TxD线发送数据。线发送数据。当当DCD信号有效时，信号有效时，MODEM把接收到的数据，通过把接收到的数据，通过RxD线送至计算机或线送至计算机或终端。终端。(2)近距离通信近距离通信(15米以内米以内)，不使用，不使用MODEM(零零MODEM方式方式)零MODEM 方式不使用联络信号的3线连接微机微机TxDRxDGND微机微机零MODEM 方式“伪”使用联络信号的3线连接微机微机微机微机DSRDTRTxDRxDRTSCTSGNDRTS和和CTS各自互接各自互接 (DB-9的的7和和8)DTR和和DSR各自互接各自互接（DB-9的的4和和6）表明请求传送总是允许、数表明请求传送总是允

16、许、数据装置总准备好据装置总准备好零MODEM 方式使用联络信号的多线连接微机微机DSRDTRTxDRxDRTSCTSGND微机微机RS-232C的电气特性232C接口采用接口采用EIA电平电平高电平为高电平为3V15V低电平为低电平为3V15V实际常用实际常用12V或或15Vn标准标准TTL电平电平n高电平：高电平：2.4V5Vn低电平：低电平：0V0.4V相互转换相互转换EIA电平与TTL电平的转换MC1488MC1489RS-232TTLEIA电平-15V+15VTTL+5VMAX232可以实现双向转换可以实现双向转换2. RS-485接口标准（接口标准（ RS-232C改进型标准改进型

17、标准 ）（1 1）采用双线平衡方式传输；采用双线平衡方式传输；（2 2）采用两条传输线的电位差决定逻辑电平采用两条传输线的电位差决定逻辑电平, , 抗共模干扰能力抗共模干扰能力强。强。 AAAA -BB-BB -200mV+200mV+200mV，表示，表示“1”1”（3 3）允许多点对多点通信）允许多点对多点通信（4 4）传送距离远，传输速率高。传送距离远，传输速率高。 传输速率传输速率 ：100Kbps 1.2Km 不用不用MODEM 10Mbps 15m串行通信接口的任务及组成一、串行通信接口的基本任务一、串行通信接口的基本任务 1.1.实现数据格式化实现数据格式化 2.2.进行串进行串

18、/ /并转换并转换 3.3.控制数据传送速率控制数据传送速率 4.4.进行错误检测进行错误检测 5.5.进行进行TTLTTL与与EIAEIA电平转换电平转换 6.6.提供符合提供符合EIA-RS-232CEIA-RS-232C接口标准所要求的信号线接口标准所要求的信号线二、串行通信接口电路的组成二、串行通信接口电路的组成 1.1.可编程的串行接口芯片可编程的串行接口芯片 2.2.波特率发生器波特率发生器 3. TTL3. TTL与与EIAEIA电平转换器电平转换器 4.4.地址译码电路地址译码电路一、一、8251A8251A的外特性及内部结构的外特性及内部结构 TxRDY（Transmitte

19、r Ready） 发送器准备好信号，高电平有效。当发送器准备好信号，高电平有效。当8251A允许发送（即允许发送（即CTS*是低电平且操作命令字的是低电平且操作命令字的TxEN位位=1），并且发），并且发送数据命令缓冲器为空时，此信号有效。送数据命令缓冲器为空时，此信号有效。TxE（Transmitter Empty） 发送器空信号，高电平有效。发送器空信号，高电平有效。 TxRDY有效：发送数据缓冲器已空。有效：发送数据缓冲器已空。TxE有效：发送移位寄存器已空。有效：发送移位寄存器已空。TxRDY有效，有效，TxE可能无效，可能无效，TxE有效时，有效时，TxRDY一定有效。一定有效。Rx

20、RDY（Receiver Ready） 接收器准备好信号，高电平有效。若命令寄接收器准备好信号，高电平有效。若命令寄存器的存器的RxE位被置位被置1（允许接收），则当（允许接收），则当8251A已经从它的串行输入端接收了已经从它的串行输入端接收了一个字符，并完成了格式变换后，此信号有效。一个字符，并完成了格式变换后，此信号有效。8251A有有2个端口个端口:命令口（命令口（CS*=0，C/D*=1）、数据口（）、数据口（ CS*=0，C/D*=1 ）n 命令字写到命令字写到命令口；命令口；n对命令口执行读操作，得到对命令口执行读操作，得到8251A的状态字的状态字n发送的数据送到数据口发送的数

21、据送到数据口n对数据口执行读操作，得到对方发来的数据。对数据口执行读操作，得到对方发来的数据。TxRDY（Transmitter Ready） 发送器准备好信号，高电平有效。当发送器准备好信号，高电平有效。当8251A允许发送（即允许发送（即CTS*是低电平且操作命令字的是低电平且操作命令字的TxEN位位=1），并且发），并且发送数据命令缓冲器为空时，此信号有效。送数据命令缓冲器为空时，此信号有效。TxE（Transmitter Empty） 发送器空信号，高电平有效。发送器空信号，高电平有效。 TxRDY有效：发送数据缓冲器已空。有效：发送数据缓冲器已空。TxE有效：发送移位寄存器已空。有效

22、：发送移位寄存器已空。TxRDY有效，有效，TxE可能无效，可能无效，TxE有效时，有效时，TxRDY一定有效。一定有效。RxRDY（Receiver Ready） 接收器准备好信号，高电平有效。若命令寄接收器准备好信号，高电平有效。若命令寄存器的存器的RxE位被置位被置1（允许接收），则当（允许接收），则当8251A已经从它的串行输入端接收了已经从它的串行输入端接收了一个字符，并完成了格式变换后，此信号有效。一个字符，并完成了格式变换后，此信号有效。8251A有有2个端口个端口:命令口（命令口（CS*=0，C/D*=1）、数据口（）、数据口（ CS*=0，C/D*=1 ）n 命令字写到命令字

23、写到命令口；命令口；n对命令口执行读操作，得到对命令口执行读操作，得到8251A的状态字的状态字n发送的数据送到数据口发送的数据送到数据口n对数据口执行读操作，得到对方发来的数据。对数据口执行读操作，得到对方发来的数据。 ；当8251A允许发送（即CTS*是低电平且操作命令字的TxEN位=1），并且发送缓冲器为空时， TxRDY引脚信号有效。设8251A工作在异步方式，字符长度为8位，1位停止位，奇校验，波特率系数为16 三、三、8251A的应用举例 发送端初始化程序与发送控制程序如下：发送端初始化程序与发送控制程序如下： STT：MOV DX，CPORT1 ；8251A控制端口口地址控制端口

24、口地址 MOV AL，01011110B ；方式选择控制字方式选择控制字 OUT DX，AL MOV AL，00010001B ；允许发送，复位出错标志允许发送，复位出错标志 OUT DX，AL MOV SI，OFFSET BUFF1 ；置发送数据缓冲区指针置发送数据缓冲区指针 MOV CX，CONTER1 ；置发送数据长度置发送数据长度NEXT：MOV DX，CPORT1 IN AL，DX ；取状态取状态 TEST AL，1 ；TxRDY位为位为1吗？吗？ JZ NEXT ；否，等待否，等待TxRDY有效有效 MOV DX，DPORT1 ；8251A数据端口口地址数据端口口地址 MOV AL

25、，SI ；向向8251A输出一个字节数据输出一个字节数据 OUT DX，AL INC SI ；准备下一个输出数据准备下一个输出数据 LOOP NEXT ；直到全部数据输出完直到全部数据输出完接收端初始化程序和接收控制程序如下：接收端初始化程序和接收控制程序如下： SRR： MOV DX，CPORT2 ；8251A控制端口口地址控制端口口地址 MOV AL，01011110B ；方式选择控制字方式选择控制字 OUT DX，AL MOV AL，14H ；允许接收，复位出错标志允许接收，复位出错标志 OUT DX，AL MOV DI，OFFSET BUFF2 ；置接收数据缓冲区指针置接收数据缓冲区指

26、针 MOV CX，CONTER2 ；置接收数据长度置接收数据长度COMT：MOV DX，CPORT2 IN AL，DX ；取状态；取状态 TEST AL，2 ；查询；查询RxRDY位位 JZ COMT ；RxRDY为为0，则等待，则等待 TEST AL，38H ；查错误标志；查错误标志 JNZ ERR ；有错，转出错处理；有错，转出错处理 MOV DX，DPORT2 ；8251A数据端口口地址数据端口口地址 IN AL，DX ；从；从8251A接收并行数据接收并行数据 MOV DI，AL ；数据存缓冲区；数据存缓冲区 INC DI LOOP COMT ；循环直到全部数据接收完；循环直到全部数据

27、接收完 四、 微机系统串行通信接口的应用异步通信异步通信BIOS功能调用功能调用int 14h0号功能号功能(AH=0) 初始化串行口初始化串行口1号功能号功能(AH=1) 发送发送1个字符个字符2号功能号功能(AH=2) 接收接收1个字符个字符3号功能号功能(AH=3) 读串行口状态读串行口状态1. 0号功能号功能(AH=0) 初始化串行口初始化串行口入口参数：入口参数：AL=初始化参数，初始化参数，DX=串口号串口号(0:串口串口1,1:串口串口2) 000：110001：150010：300011：600100：1200101：2400110：4800111：9600D0D3D4 D5

28、D6 D1 D2D70：无校验：无校验01：奇校验：奇校验11：偶校验：偶校验 01位停止位 12位停止位00：5位数据位01：6位数据位10：7位数据位11：8位数据位出口参数：出口参数：AH=通信线路状态，通信线路状态，AL=调制解调器状态调制解调器状态 1号功能号功能(AH=1) 发送发送1个字符个字符 入口参数：入口参数：AL=欲发送的字符代码欲发送的字符代码, DX=串口号串口号(0:串口串口1,1:串口串口2) 出口参数：出口参数：AH=通信线路状态通信线路状态2号功能号功能(AH=2) 接收接收1个字符个字符 入口参数：入口参数：DX=串口号串口号(0:串口串口1,1:串口串口2

29、) 出口参数：出口参数：AL= 接收的字符，接收的字符， AH=通信线路状态通信线路状态3号功能号功能(AH=3) 读串行口状态读串行口状态 入口参数：入口参数：DX=串口号串口号(0:串口串口1,1:串口串口2) 出口参数：出口参数：AH=通信线路状态，通信线路状态，AL=调制解调器状态调制解调器状态qAH=通信线路状态D7D0为1依次表示发生超时、发送移位寄存器空、发送保持寄存器空、中止字符、帧格式错、奇偶校验错、溢出错、接收数据准备好。qAL=调制解调器状态调制解调器状态D7D0为为1依次表示发生载波检测到、振铃指示、依次表示发生载波检测到、振铃指示、DSR有效、有效、CTS有效、载波有效、载波改变、振铃指示断开、改变、振铃指示断开、 DSR改变、改变、 CTS改变改变。