微機(jī)原理 第九章-串行通信接口技術(shù)

《微機(jī)原理與接口技術(shù)》主講：田娟

信息工程學(xué)院電子信息教研室郵箱：jtian@電話9章串行通信接口技術(shù)9.1串行通信概述9.2串行接口芯片16550（自學(xué)）9.316550的應(yīng)用舉例（自學(xué)）§9.1串行通信概述

9.1.1串行通信基本概念

通信的定義：系統(tǒng)與外設(shè)之間的信息交換過程。

通信的分類：根據(jù)系統(tǒng)與外設(shè)之間的連線結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)發(fā)送方式的不同

并行通信：指在傳送數(shù)據(jù)過程中，將數(shù)據(jù)按字或字節(jié)同時(shí)傳送。

串行通信：指在傳送數(shù)據(jù)過程中，將數(shù)據(jù)一位一位順序地傳送。串行通信與并行通信的比較：

并行通信：傳輸速度快，但需要的傳輸線多，對(duì)于遠(yuǎn)距離通信來說很不經(jīng)濟(jì)，因此并行通信主要適用于短距離、高速通信的場合。

串行通信：數(shù)據(jù)傳輸速度較慢，但需要的傳輸線少。因此，串行通信成本低，適用于遠(yuǎn)距離、對(duì)速度要求不高的場合?！?.1串行通信概述

9.1.2串行通信基本方式串行通信可分為異步傳送和同步傳送兩種方式。異步傳送方式采用每個(gè)字符都按照一個(gè)獨(dú)立的整體進(jìn)行發(fā)送，字符的間隔時(shí)間可以任意變化，即每個(gè)字符作為獨(dú)立的信息單位（幀），可以隨機(jī)地出現(xiàn)在數(shù)據(jù)流中。所謂“異步”，就是指通信時(shí)兩個(gè)字符之間的間隔事先不能確定，也沒有嚴(yán)格的定時(shí)要求。異步傳送方式異步傳送方式規(guī)定字符由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位組成。一個(gè)字符一個(gè)字符地傳輸，每個(gè)字符一位一位地傳輸，并且傳輸一個(gè)字符時(shí)，總是以“起始位”開始，以“停止位”結(jié)束，字符之間沒有固定的時(shí)間間隔要求。每一個(gè)字符的前面都有一位起始位（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，字符本身由5-7位數(shù)據(jù)位組成，接著字符后面是一位校驗(yàn)位（也可以沒有校驗(yàn)位），最后是一位或一位半或二位停止位，停止位后面是不定長的空閑位。如圖9-2所示。圖9-2異步串行通信格式在異步傳送中，CPU與外部設(shè)備之間的通信遵循以下規(guī)定：

字符格式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、5～8個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)奇偶校驗(yàn)位以及1～2個(gè)停止位。

傳輸速率傳輸速率是指每秒鐘傳送的二進(jìn)制位數(shù)，通常稱為波特率（BandRate）。國際上規(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、300、600、1200、l800、2400、4800、9600、115200/19200波特等。小結(jié)小結(jié)----異步傳送的規(guī)則

字符速率字符速率是指每秒鐘傳送的字符數(shù)，它與波特率是兩個(gè)相關(guān)但表達(dá)的意義不相同的概念。例如，若異步通信的數(shù)據(jù)格式由1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位奇偶校驗(yàn)位、2位停止位組成，波特率為9600b/s，則每秒鐘能夠最多傳送9600/(1+8+1+2)＝800個(gè)字符。

小結(jié)小結(jié)----異步傳送的規(guī)則（續(xù)）【例9-1】異步傳輸8位ASCII碼，如果需要數(shù)據(jù)傳輸速率為200字符/秒，使用1位起始位、1位奇偶校驗(yàn)位和2位停止位，則：①波特率應(yīng)該是多少？②有效數(shù)據(jù)位傳輸位是多少？③傳輸效率是多少？答：①波特率是：(8位數(shù)據(jù)位+1位起始位+1位校驗(yàn)位+2位停止位)×200=2400b/s②有效數(shù)據(jù)位傳輸位是：8×200=1600b/s③傳輸效率是：1600/2400=66.7%采用異步通信格式的優(yōu)點(diǎn)是，控制簡單，不需收發(fā)雙方時(shí)鐘頻率保持完全一致，可以有偏差，糾錯(cuò)方便。其缺點(diǎn)是一旦傳輸出錯(cuò)，則需要重發(fā)，傳輸效率低，信息冗余大。小結(jié)小結(jié)----異步通信的特點(diǎn)異步通信中，降低了傳輸效率。因此在大批量數(shù)據(jù)傳送時(shí)，為了提高速度，就要設(shè)法去掉這些標(biāo)志，而采用同步傳送方式。同步通信是一種數(shù)據(jù)連續(xù)傳輸?shù)拇型ㄐ欧绞?。通信時(shí)，發(fā)送方把需要發(fā)送的多個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)和校驗(yàn)信息連接起來，組成數(shù)據(jù)塊。發(fā)送時(shí)，發(fā)送方只需在數(shù)據(jù)塊前插入1～2個(gè)特殊的同步字符，然后按特定速率逐位輸出（發(fā)送）數(shù)據(jù)塊內(nèi)的各位數(shù)據(jù)。接收方在接收到特定的同步字符后，也按相同速率接收數(shù)據(jù)塊內(nèi)的各位數(shù)據(jù)。同步傳送方式§9.1串行通信概述

9.1.3數(shù)據(jù)傳送的工作方式串行通信中，按照同一時(shí)刻數(shù)據(jù)流的方向可分為三種基本傳送模式：單工傳送、半雙工傳送和全雙工傳送。圖9-4數(shù)據(jù)傳輸方式：（a）單工（b）半雙工（c）全雙工單工（simplex）方式單工傳送方式僅支持在一個(gè)方向上的數(shù)據(jù)傳送。如圖9-4（a）所示，由設(shè)備A傳送到設(shè)備B。即在這種傳送模式中，A只作為發(fā)送器，B只作為接收器，反之不可。半雙工（Half-duplex）方式半雙工傳送方式支持在設(shè)備A和設(shè)備B之間交替相互地傳送數(shù)據(jù)。如圖9-4（b）所示，即設(shè)備A發(fā)送數(shù)據(jù)到設(shè)備B時(shí)，B為接收器。接受完后設(shè)備B也可以做發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù)到設(shè)備A，A為接收器。由于A、B之間僅一根數(shù)據(jù)傳送線，它們都有獨(dú)立的發(fā)送器和接收器，所以在同一個(gè)時(shí)刻只能進(jìn)行一個(gè)方向的傳送。全雙工（Full-du