第五章數(shù)字量輸入輸出5of7

1、 1 2主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 串行通信的基本概念及異步轉(zhuǎn)送方式串行通信的基本概念及異步轉(zhuǎn)送方式 串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C要點(diǎn)：要點(diǎn)：u實(shí)現(xiàn)異步串行轉(zhuǎn)送的要素有哪些？實(shí)現(xiàn)異步串行轉(zhuǎn)送的要素有哪些？ 有哪些功能塊及如有哪些功能塊及如何編程控制？何編程控制？ 3一、概述一、概述1. 串行通信的概念 串行通信是指將數(shù)據(jù)按照一位一位地順序進(jìn)行傳送，它只占用一條傳輸線。可以采用兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種是將8位數(shù)據(jù)通道中的一位通過軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)傳送；另一種是通過專用的通信接口，將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送。 2. 串行通信的基本方式 通常情況下，串行通信可分為異步傳送和同步傳送兩種方式： 42.1

2、 2.1 同步傳送同步傳送 所謂同步通信是指在約定的數(shù)據(jù)通信速率下，發(fā)送方和接收方的時(shí)鐘信號(hào)頻率和相位始終保持一致（同步），這就保證了通信雙方在發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)時(shí)具有完全一致的定時(shí)關(guān)系。在有效數(shù)據(jù)傳送之前首先發(fā)送一串特殊的字符進(jìn)行標(biāo)識(shí)或聯(lián)絡(luò)，這串字符稱為同步字符或標(biāo)識(shí)符。此時(shí)，在數(shù)據(jù)塊開始處，要用同步字符來(lái)指明，同步字符通常由用戶自己設(shè)定，可用一個(gè)（或相同兩個(gè)）8位二進(jìn)制碼作為同步字符。 同步傳送速度高于異步傳送速度，但它要求由時(shí)鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)送端及接收端之間的同步，所以，硬件電路比較復(fù)雜。 52.2 異步傳送方式異步傳送方式 異步通信是指通信中兩個(gè)字符之間的時(shí)間間隔是不固定的，而在一個(gè)字符內(nèi)各

3、位的時(shí)間間隔是固定的。異步通信規(guī)定字符由起始位（start bit）、數(shù)據(jù)位（data bit）、奇偶校驗(yàn)位（parity）和停止位（stop bit）組成。起始位表示一個(gè)字符的開始，接收方可以用起始位使自已的接收時(shí)鐘與數(shù)據(jù)同步，停止位則表示一個(gè)字符的結(jié)束。這種用起始位開始，停止位結(jié)束所構(gòu)成的一串信息稱為一幀（frame）。 6 在異步傳送中，CPU與外部設(shè)備之間的通信遵循以下兩項(xiàng)規(guī)定： （1）對(duì)字符格式的規(guī)定：字符格式是指字符的編碼形式及其規(guī)定。例如，規(guī)定每個(gè)串行字符由4個(gè)部分組成：1個(gè)起始位、58個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)奇偶校驗(yàn)位以及12個(gè)停止位。這種串行字符編碼格式如圖5.48所示。 P284 P

4、284 圖圖5.48 5.48 字符格式字符格式 7錯(cuò)誤檢查錯(cuò)誤檢查約定協(xié)議約定協(xié)議, ,接收方檢查接收方檢查奇偶錯(cuò)奇偶錯(cuò)：一個(gè)字符中：一個(gè)字符中1 1的個(gè)數(shù)的奇偶性的個(gè)數(shù)的奇偶性 和約定不符和約定不符幀格式錯(cuò)幀格式錯(cuò)：一個(gè)字符總位數(shù)和約定不符：一個(gè)字符總位數(shù)和約定不符溢出錯(cuò)溢出錯(cuò)：已接收的前一個(gè)字符尚未被：已接收的前一個(gè)字符尚未被CPUCPU 讀取，下一個(gè)又接收完成讀取，下一個(gè)又接收完成 8P290 圖圖5.54 數(shù)據(jù)接收過程數(shù)據(jù)接收過程（2）對(duì)波特率（Boud Rate）的規(guī)定：波特率是指每秒傳輸字符的位數(shù)。國(guó)際上規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)波特率系列，最常用的標(biāo)準(zhǔn)波特率是：110波特、300波特、600波

5、特、1200波特、l800波特、2400波持、4800波特、9600波特和19200波特。 93. 串行通信中的基本技術(shù)串行通信中的基本技術(shù)3.1 數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)傳送方式 串行通信是一位接一位地按順序通過一條信號(hào)線進(jìn)行傳輸?shù)姆绞?。它的通路可以只有一條，此時(shí)發(fā)送信息和接收信息不能同時(shí)進(jìn)行，只能采用分時(shí)使用線路的方法。在串行通信中，數(shù)據(jù)通常在兩個(gè)站（如A和B）之間進(jìn)行雙向傳送。這種傳送根據(jù)需要又可分為單工、半雙工和全雙工傳送。 10發(fā)送器接收器AB單工通信(a)發(fā)送器發(fā)送器AB半雙工通信接收器接收器(b)發(fā)送器接收器AB全雙工通信接收器發(fā)送器(c)數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)傳送方式 11二、二、 串行通信

6、接口標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C RS-232C是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA于1962年公布，并于1969年修訂的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，已成為國(guó)際上通用的標(biāo)準(zhǔn)。RS是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)” (recommeded standard)的縮寫，232為標(biāo)識(shí)號(hào)，C表示修改次數(shù)。 RS-232-C總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有25條信號(hào)線，包括一個(gè)主通道和一個(gè)輔助通道，在多數(shù)情況下主要使用主通道。串行接口目前最普遍的用途是連接鼠標(biāo)和調(diào)制解調(diào)器，常被稱為異步通信適配器接口，串行端口插座分為9針或25針兩種。串行接口被賦予專門的設(shè)備名COMl和COM2。 目前RS-232C已成為數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE與數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE的接口標(biāo)準(zhǔn)。不僅在

7、遠(yuǎn)距離通信中要經(jīng)常用到它，就是兩臺(tái)計(jì)算機(jī)或設(shè)備之間的近距離串行連接也普遍采用RS-232C接口。 121. RS-232C的引腳的引腳串行通信RS-232是一種總線標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)僅保證硬件兼容而沒有軟件兼容。通常RS-232C接口有9針、25針等規(guī)格，RS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口的引腳排列。 （a）25腳排列圖 （b）9腳排列圖RS-232C引腳排列引腳排列 132. RS-232C的連接的連接 通過PC機(jī)的串行接口可以連接串行傳輸數(shù)據(jù)的外圍設(shè)備，如調(diào)制解調(diào)器、鼠標(biāo)等。RS-232C廣泛用于數(shù)字終端設(shè)備，如計(jì)算機(jī)與調(diào)制解調(diào)器之間的接口，以實(shí)現(xiàn)通過電話線路進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。 14發(fā)送數(shù)據(jù)TxD 接收數(shù)據(jù)

8、RxD請(qǐng)求發(fā)送RTS 允許發(fā)送CTS數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好DSR信號(hào)地GND載波檢測(cè)CD數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好DTR 振鈴指示RI 2345678202223456782022計(jì)算機(jī)MODEM2345678202223456782022 MODEM計(jì)算機(jī)電話線使用使用Modem的的RS-232C接口接口 15TxD：發(fā)送數(shù)據(jù)（終端數(shù)傳機(jī)）串行數(shù)據(jù)的發(fā)送端RxD：接收數(shù)據(jù)（終端數(shù)傳機(jī)）串行數(shù)據(jù)的接收端DTE數(shù)據(jù)終端設(shè)備，例如計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)終端設(shè)備，例如計(jì)算機(jī)DCE數(shù)據(jù)通信設(shè)備（數(shù)傳機(jī)），例如調(diào)制解調(diào)器數(shù)據(jù)通信設(shè)備（數(shù)傳機(jī)），例如調(diào)制解調(diào)器 16RTS：請(qǐng)求發(fā)送（終端數(shù)傳機(jī)）當(dāng)數(shù)據(jù)終端設(shè)備準(zhǔn)備好送出數(shù)據(jù)時(shí)，就發(fā)出有效

9、的RTS信號(hào)，用于通知數(shù)據(jù)通信設(shè)備準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)CTS：清除發(fā)送（允許發(fā)送） （終端數(shù)傳機(jī)）當(dāng)數(shù)據(jù)通信設(shè)備已準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)終端設(shè)備的傳送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)出CTS有效信號(hào)來(lái)響應(yīng)RTS信號(hào)RTS和CTS是數(shù)據(jù)終端設(shè)備與數(shù)據(jù)通信設(shè)備間一對(duì)用于數(shù)據(jù)發(fā)送的聯(lián)絡(luò)信號(hào) 17DTR：數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好（終端數(shù)傳機(jī)）通常當(dāng)數(shù)據(jù)終端設(shè)備一加電，該信號(hào)就有效，表明數(shù)據(jù)終端設(shè)備準(zhǔn)備就緒DSR：數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好（終端數(shù)傳機(jī)）通常表示數(shù)據(jù)通信設(shè)備（即數(shù)據(jù)裝置）已接通電源連到通信線路上，并處在數(shù)據(jù)傳輸方式DTR和DSR也可用做數(shù)據(jù)終端設(shè)備與數(shù)據(jù)通信設(shè)備間的聯(lián)絡(luò)信號(hào)，例如應(yīng)答數(shù)據(jù)接收 18GND：信號(hào)地為所有的信號(hào)提供一個(gè)公共的參考電平C

10、D：載波檢測(cè)（DCD） （終端數(shù)傳機(jī)）當(dāng)本地調(diào)制解調(diào)器接收到來(lái)自對(duì)方的載波信號(hào)時(shí)，該引腳向數(shù)據(jù)終端設(shè)備提供有效信號(hào)RI：振鈴指示（終端數(shù)傳機(jī)）當(dāng)調(diào)制解調(diào)器接收到對(duì)方的撥號(hào)信號(hào)期間，該引腳信號(hào)作為電話鈴響的指示、保持有效 19保護(hù)地（機(jī)殼地）起屏蔽保護(hù)作用的接地端，一般應(yīng)參照設(shè)備的使用規(guī)定，連接到設(shè)備的外殼或大地TxC：發(fā)送器時(shí)鐘控制數(shù)據(jù)終端發(fā)送串行數(shù)據(jù)的時(shí)鐘信號(hào)RxC：接收器時(shí)鐘控制數(shù)據(jù)終端接收串行數(shù)據(jù)的時(shí)鐘信號(hào) 20TxDRxDRTSCTSGNDDSRDTR2345762023457620計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)(c)TxDRxDRTSCTSGNDDSRDTR2345762023457620計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)

11、(b)TxDRxDGND237234計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)(a)不用Modem的RS-232C接口 213. RS-232C的電氣特性的電氣特性 為了保證數(shù)據(jù)正確地傳送，設(shè)備控制能準(zhǔn)確地完成，有必要使所用的信號(hào)電平保持一致。為滿足此要求，RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了數(shù)據(jù)和控制信號(hào)的電壓范圍。由于RS-232C是在TTL集成電路之前制定的，所以它的電平不是+5 V和地。它規(guī)定：高電平為+3 +15 V，低電平為-15 -3 V。 22232C接口采用EIA電平（負(fù)邏輯）“0” 電平為3V15V“1”電平為3V15V實(shí)際常用12V或15Vn標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)TTL電平（正邏輯）電平（正邏輯）n“1”電平：電平：2.4V5Vn“0”電平：電平：0V0.8V相互轉(zhuǎn)換相互轉(zhuǎn)換 23 由于發(fā)送器/接收器芯片使用TTL電平，但RS-232C卻使用上述EIA電平，所以為滿足EIA電氣特性