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1、串行通信基本概念串行通信基本概念1第1页，本讲稿共23页并行通信与串行通信并行通信与串行通信1.并行通信并行通信利用多条数据传输线将一个数据的各位同时传送。利用多条数据传输线将一个数据的各位同时传送。特点：传输速度快特点：传输速度快,适用于短距离通信。适用于短距离通信。2.串行通信串行通信利用一条传输线将数据一位位地顺序传送。利用一条传输线将数据一位位地顺序传送。特点特点通通信信线线路路简简单单,通通过过调调制制与与解解调调,可可利利用用电电话话或或电电报报线线路路实实现现通通信信,适适用用于于远远距距离离通通信信,但但传传输输速速度度慢。慢。第2页，本讲稿共23页并行通信与串行通信并行通信与
2、串行通信传传输输信信息息格格式式有有固固定定的的要要求求,以以区区分分联联络络信信息与数据信息息与数据信息;串串行行通通信信对对信信息息的的逻逻辑辑表表示示与与TTL不不兼兼容容，因此，需要进行逻辑电平转换因此，需要进行逻辑电平转换。第3页，本讲稿共23页数据传送的方向数据传送的方向1.单工方式（单工方式（Simplex）数据按固定方向传送数据按固定方向传送。2.半双工方式半双工方式(Half-Duplex)3.数数据据可可以以双双向向传传输输,但但通通信信双双方方不不能能同同时时收收发数据发数据,通信双方可以轮流发送和接收通信双方可以轮流发送和接收。3.全双工方式全双工方式(Full-Dup
3、lex)4.通通信信双双方方都都能能在在同同一一时时刻刻进进行行发发送送和和接接收收操操作作。第4页，本讲稿共23页信号传输方式信号传输方式1.基带传输基带传输在在传传输输线线路路上上直直接接传传输输不不加加调调制制的的二二进进制制信信号号；基基带带传传输输方方式式仅仅适适宜宜于于近近距距离离和和速速度度较较低低的的通通信信。2.频带传输频带传输(载波传输载波传输)二进制信号经过调制变成模拟信号后再传输；二进制信号经过调制变成模拟信号后再传输；可用于长距离通信可用于长距离通信;需要调制与解调器。需要调制与解调器。第5页，本讲稿共23页信号的调制与解调信号的调制与解调 v将将数数字字信信号号转转
4、换换为为模模拟拟信信号号再再送送到到公公用用电电话话网网上上传输，这个过程就是调制；传输，这个过程就是调制；v收收到到的的调调制制模模拟拟信信号号经经解解调调器器转转换换成成数数字字信信号号，这个过程就是解调。这个过程就是解调。第6页，本讲稿共23页数据的检错与纠错数据的检错与纠错 v通通信信中中差差错错控控制制能能力力是是衡衡量量一一个个通通信信系系统统性性能能的的重要内容重要内容；v检错检错指如何发现传输中产生的错误；指如何发现传输中产生的错误；v纠错纠错指发现错误之后，如何消除错误；指发现错误之后，如何消除错误；vPC机机中中的的异异步步通通信信口口一一般般采采用用奇奇偶偶校校验验方方式
5、式检检错错，以反馈重发数据的方式纠错。以反馈重发数据的方式纠错。第7页，本讲稿共23页异步通信及其协议异步通信及其协议 v异异步步通通信信以以一一个个字字符符为为传传输输单单位位，字字符符间间的的时时间间间间隔隔不不固固定定,同同一一个个字字符符中中的的两两个个相相邻邻位位代代码码间间的的时间间隔固定；时间间隔固定；v一一个个字字符符帧帧格格式式：由由起起始始位位、数数据据位位、奇奇偶偶校校验验位、停止位等组成。位、停止位等组成。v起始位：用逻辑起始位：用逻辑”0”表示传输字符的开始；表示传输字符的开始；v数数据据位位：紧紧跟跟起起始始位位之之后后，数数据据位位长长度度可可以以是是4、5、6、
6、7或或8位位，构构成成一一个个字字符符,通通常常低低位位在在前前,高高位在后；位在后；v奇奇偶偶校校验验位位：数数据据位位加加上上这这一一位位后后，使使得得“1”的的位位数数应应为为偶偶数数(偶偶校校验验)或或奇奇数数(奇奇校校验验)，以以此此来来校校验数据传送的正确性。验数据传送的正确性。第8页，本讲稿共23页异步通信及其协议异步通信及其协议停停止止位位：一一个个字字符符数数据据的的结结束束标标志志,可可以以是是1位位、1.5位、位、2位的高电平位的高电平;空空闲闲位位：处处于于逻逻辑辑“1”状状态态，表表示示当当前前线线路路上上没没有数据传送。有数据传送。起止位的作用起止位的作用起起止止位
7、位是是作作为为收收发发双双方方的的同同步步信信号号而而附附加加进进来的；来的；收发双方应规定相同的帧格式和数据传输速率；收发双方应规定相同的帧格式和数据传输速率；接接受受方方总总是是采采样样接接受受数数据据线线，检检测测到到起起始始位位下下跳跳沿即表明一帧数据传输的开始；沿即表明一帧数据传输的开始；按按照照约约定定数数据据帧帧格格式式接接收收直直到到收收到到正正确确的的停停止止位位，表明一帧数据接收完毕。表明一帧数据接收完毕。NEXT第9页，本讲稿共23页字符帧格式字符帧格式返回返回LSBMSB字符帧结构字符帧结构起起始始位位空空闲闲位位停停止止位位奇偶校验位奇偶校验位数据流方向数据流方向10
8、/10/10/10/10/10/10/10/10下降沿指示起始位的开始下一个字符帧起始位空空闲闲位位数据位数据位第10页，本讲稿共23页异步通信速率异步通信速率传输速率单位：波特，传输速率单位：波特，1波特波特1 bit s；常常用用的的标标准准波波特特率率：110、300、1000、1200、2400、4800、9600和和19200波特；波特；第11页，本讲稿共23页串行串行I/O数据的实现数据的实现v软件方式实现软件方式实现v硬件实现硬件实现采用专用采用专用UART电路电路(结构图结构图)v发送接收时钟与波特率的关系发送接收时钟与波特率的关系 发发送送接接收收时时钟钟频频率率N发发送送接
9、接收收波波特特率（率（N16,64等）等）v串行数据发送串行数据发送1.CPU通通过过并并行行数数据据总总线线送送8位位数数据据到到发发送送数数据缓冲器；据缓冲器；2.控制电路将数据装入发送移位寄存器；控制电路将数据装入发送移位寄存器；3.由由发发送送时时钟钟与与控控制制电电路路控控制制数数据据移移位位输输出出，由由TxD线线送送出出串串行行数数据据，所所有有数数据据位位发发送送完完毕后给出发送结束信号。毕后给出发送结束信号。第12页，本讲稿共23页串行数据接收串行数据接收1.UART中的采样电路一直采样检测中的采样电路一直采样检测RxD线；线；2.检检测测到到RxD线线上上有有低低电电平平出
10、出现现时时表表明明新新的的字字符符接接收过程开始；收过程开始；3.每收到一位数据后每收到一位数据后“接收移位寄存器接收移位寄存器”左移一次；左移一次；4.所所有有数数据据位位接接收收完完毕毕后后数数据据以以并并行行方方式式送送“接接收收数数据据缓缓冲冲器器”，同同时时控控制制电电路路给给出出发发送送完完毕毕信信号号。数据接收过程示意图。数据接收过程示意图。NEXT第13页，本讲稿共23页UART中对中对RxD线的采样线的采样返回返回RxCRxD检测到检测到低电平低电平确认确认起始位起始位16T采样采样数据位数据位16T第14页，本讲稿共23页UART电路结构示意图电路结构示意图接收数据缓冲器接
11、收数据缓冲器接收移位寄存器接收移位寄存器发送数据缓冲器发送数据缓冲器发送移位寄存器发送移位寄存器采样电路采样电路RxCTxCDBRxDTxD控制逻控制逻辑电路辑电路RDCS返回返回第15页，本讲稿共23页EIA-RS232异步通信接口标准异步通信接口标准v数据终端设备数据终端设备DTE(Data Terminal Equipment)v数数 据据 通通 信信 设设 备备 DCE(Data Communication Equipment)vEIA-RS232标准的电气特性标准的电气特性1.在在TXD和和RXD数据上：数据上：2.逻辑逻辑1(MARK)-3V-15V3.逻辑逻辑0(SPACE)+3
12、V+15V2.在在RTS、CTS、DSR、DTR和和DCD等控制线上：等控制线上：3.信号有效信号有效(接通接通,ON状态状态)+3V+15V4.信号无效信号无效(断开断开,OFF状态状态)-3V-15V第16页，本讲稿共23页EIA-RS232异步通信接口标准异步通信接口标准3.RS232电平与逻辑电平之间的转换电平与逻辑电平之间的转换分立元件组成的电路转换；分立元件组成的电路转换；专专 用用 转转 换换 芯芯 片片：MC1488/1489,MAX232或或MAX202等。等。EIA-RS232标准的机械特性标准的机械特性1.目目前前，多多数数PC机机采采用用BD-9型型连连接接器器(查查看
13、看引引脚脚信信号定义号定义)；2.RS232接口信号定义接口信号定义DSR(数数据据通通信信设设备备准准备备好好,Data Set Ready)有有效效时时(ON状状态态),表表明明MODEM处处于于可可以以使使用用的状态的状态;NEXT第17页，本讲稿共23页同步通信同步通信v同同步步字字符符（单单同同步步字字符符SYN(16H)、双双同同步步字字符符EB90H）;v数据字符（数据块长度字符、数据）；数据字符（数据块长度字符、数据）；v校验字符（校验字符（CRC）。）。第18页，本讲稿共23页DB-9型型RS-232串口串口连接器引脚图连接器引脚图 DCDRXDTXDDTRGNDDSRRTS
14、CTSRI123456789返回返回第19页，本讲稿共23页RS232接口信号定义接口信号定义DTR(数数据据终终端端准准备备好好,Data Terminal Ready)有效时有效时(ON状态状态)，表明数据终端可以使用，表明数据终端可以使用;RTS(请请求求发发送送,Request To Send)有有效效时时(ON状状态态),表表明明数数据据终终端端要要发发送送数数据据，向向MODEM请请求求发发送送，常常用用来来控控制制MODEM是是否否要要进进入入发发送送状态；状态；CTS(允允许许发发送送，Clear To Send)有有效效时时(ON状状态态),表表示示DCE准准备备好好接接收收
15、DTE发发来来的的数数据据,是是对对RTS的响应信号的响应信号;第20页，本讲稿共23页RS232接口信号定义接口信号定义DCD(载载波波检检出出Data Carrier Detection)有有效效时时(ON状状态态),表表明明DCE已已接接通通通通信信链链路路,告告知知DTE准准 备备 接接 收收 数数 据据。此此 线线 也也 叫叫 接接 收收 线线 信信 号号 检检 出出(Received Line Signal DetectionRLSD)。RI(振振铃铃指指示示,Ringing)有有效效时时(ON状状态态),表表明明MODEM收收到到交交换换台台送送来来的的振振铃铃呼呼叫叫信信号号时时,通通知知终端终端,已被呼叫。已被呼叫。第21页，本讲稿共23页RS232接口信号定义接口信号定义TxD(发发送送数数据据线线,Transmitted Data)数数据据终终端通过端通过TxD线将串行数据发送到通信线路；线将串行数据发送到通信线路；RxD(接接收收数数据据线线,Received Data)数数据据终终端端通过通过RxD线接收通信线送来的串行数据。线接收通信线送来的串行数据。GND地线。地线。第22页，本讲稿共23页PC机机RS-232接口结构接口结构CPUUART芯片芯片电平电平转换转换DBABCBDB9连接器连接器第23页，本讲稿共23页