串行通信硬件基礎(chǔ)

關(guān)于串行通信硬件基礎(chǔ)27.04.2024127.04.20242數(shù)據(jù)終端與數(shù)據(jù)通信設(shè)備數(shù)據(jù)終端與計算機之間或計算機與計算機之間的通信，常稱為數(shù)據(jù)通信。一個數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本構(gòu)成如圖所示。第2頁,共26頁，2024年2月25日，星期天27.04.20243在系統(tǒng)中，用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的設(shè)備稱為數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE，可為計算機，也可以是只收數(shù)據(jù)的打印機。用來連接DTE與數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備稱為數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE，可為Modem，或簡單的線路驅(qū)動器。第3頁,共26頁，2024年2月25日，星期天27.04.20244目前廣泛使用的數(shù)據(jù)傳輸信道就是模擬電話線路。但數(shù)字信號不能直接進(jìn)入這樣的信道，它必須通過一個中間設(shè)備。Modem是最重要的DCE設(shè)備之一，它可以實現(xiàn)模擬信號與數(shù)字信號的相互轉(zhuǎn)換。第4頁,共26頁，2024年2月25日，星期天27.04.20245RS－232C的九條信號線1載波檢測DCE－DTEDCD數(shù)據(jù)鏈路已連接2接收數(shù)據(jù)DCE－DTERxDDTE接收串行數(shù)據(jù)3發(fā)送數(shù)據(jù)DTE－DCETxDDTE發(fā)送串行數(shù)據(jù)4數(shù)據(jù)終端就緒DTE－DCEDTRDTE準(zhǔn)備就緒，可以接收5信號地SG公共信號地6數(shù)據(jù)設(shè)備就緒DCE－DTEDSRDCE準(zhǔn)備好7請示發(fā)送DTE－DCERTSDTE通知DCE請示發(fā)送8清除發(fā)送DCE－DTECTSDCE已切換到接收模式9振鈴指示DCE－DTERI通知DTE有遠(yuǎn)程呼叫第5頁,共26頁，2024年2月25日，星期天27.04.20246PC機的DB9插頭第6頁,共26頁，2024年2月25日，星期天27.04.20247九條信號線的具體功能載波檢測DCD：接收到遠(yuǎn)程載波，通信鏈路已連接，此時可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。接收數(shù)據(jù)（RxD）：DTE從DCE接收串行數(shù)據(jù)，該信號與其它信號線狀態(tài)無關(guān)。發(fā)送數(shù)據(jù)（TxD）：DTE向DCE發(fā)送串行數(shù)據(jù)，僅當(dāng)RTS、CTS、DSR、DTR都有效時，DTE才發(fā)送數(shù)據(jù)。第7頁,共26頁，2024年2月25日，星期天27.04.20248數(shù)據(jù)端就緒（DTR）：表明DTE準(zhǔn)備就緒。DTE通常在通信開始時發(fā)出DTR信號，并在整個過程中保持有效。信號地（SG）：整個電路公共信號地，作為所有信號參考地。第8頁,共26頁，2024年2月25日，星期天27.04.20249數(shù)據(jù)設(shè)備就緒（DSR）：表示DCE準(zhǔn)備就緒，可以接受數(shù)據(jù)。它不指示已建立端到端的連接，而只表明本地DCE的狀態(tài)。只有當(dāng)以下條件同時滿足，DCE才發(fā)出DSR信號。本地DCE已接至信道，即處于摘機狀態(tài)，但不是處于測試、對話或撥號狀態(tài)；本地DCE已實現(xiàn)定時功能；如DCE是Modem,則表示Modem開始了各自應(yīng)答音調(diào)地傳送。第9頁,共26頁，2024年2月25日，星期天27.04.202410請求發(fā)送（RTS）信號和清除發(fā)送（CTS）信號一直提供了控制DTE與DCE之間數(shù)據(jù)流的一種方法。當(dāng)DTE要求發(fā)送數(shù)據(jù)或者從接收模式切換到發(fā)送模式時，發(fā)出RTS信號，以通知DCE，DTE要求發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)DTE發(fā)送RTS信號請示發(fā)送數(shù)據(jù)后，不能發(fā)送，因為DCE不可能在瞬間完成線路切換，因而DTE必須檢測CTS信號。當(dāng)DCE向DTE發(fā)出CTS信號后，表明DCE已切換到接收數(shù)據(jù)模式，這時DTE才可發(fā)送數(shù)據(jù)。第10頁,共26頁，2024年2月25日，星期天27.04.202411振鈴指示（RI）的作用是當(dāng)DCE接收到線路上有振鈴信號時，發(fā)出信號，以通知DTE有一個遠(yuǎn)程呼叫。第11頁,共26頁，2024年2月25日，星期天27.04.202412下面以應(yīng)答呼叫過程為例，具體分析其信號間的交互關(guān)系所謂應(yīng)答呼叫過程，即指Modem從接收到振鈴信號開始到數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，Modem和DTE恢復(fù)到原來空閑狀態(tài)為止的過程，假設(shè)Modem為全雙工工作因此不需要RTS與CTS握手信號，即DTE總是保持RTS有效狀態(tài)，而Modem總是保持CTS有效狀態(tài)。其它控制信號在初始化時均為無效狀態(tài)。第12頁,共26頁，2024年2月25日，星期天27.04.2024131數(shù)據(jù)終端DTE的控制軟件持續(xù)監(jiān)聽振鈴指示（RI），等待該信號有效。如圖所示第13頁,共26頁，2024年2月25日，星期天27.04.2024142響鈴后，Modem在振鈴脈沖期間發(fā)出振鈴信號有效，在振鈴脈沖間隔期間無效，則隨著振鈴脈沖的有無，RI信號在有效與無效狀態(tài)間交替變化。第14頁,共26頁，2024年2月25日，星期天27.04.2024153

DTE的通信控制軟件在檢測到振鈴指示后，開始通過計算振鈴指示的開關(guān)狀態(tài)的變化次數(shù)進(jìn)行計數(shù)。到達(dá)預(yù)設(shè)次數(shù)后，控制軟件發(fā)出終端就緒信號（DTR）有效，使Modem進(jìn)入摘機狀態(tài)，開始應(yīng)答電話，如圖所示。第15頁,共26頁，2024年2月25日，星期天27.04.202416第16頁,共26頁，2024年2月25日，星期天27.04.2024174

Modem在等待一小段時間后，自動發(fā)送它的應(yīng)答載波信號。同時Modem發(fā)出數(shù)據(jù)設(shè)備就緒信號（DSR），通知DTE已完成所有準(zhǔn)備工作，正等待對方載波信號，如圖。第17頁,共26頁，2024年2月25日，星期天27.04.202418第18頁,共26頁，2024年2月25日，星期天27.04.2024195在DTE發(fā)出數(shù)據(jù)終端就緒信號（DTR）后，DTE的控制軟件監(jiān)視數(shù)據(jù)設(shè)備就緒信號（DSR）是否有效。當(dāng)DSR有效后，DTE便知道了Modem已準(zhǔn)備建立數(shù)據(jù)鏈路，于是DTE開始檢測載波信號（DCD）以檢查數(shù)據(jù)鏈路是否已經(jīng)建立。第19頁,共26頁，2024年2月25日，星期天27.04.2024206當(dāng)主叫Modem的載波信號出現(xiàn)在電話線上時，被叫Modem發(fā)出載波檢測信號（DCD），通知DTE已建立數(shù)據(jù)鏈路，如圖。第20頁,共26頁，2024年2月25日，星期天27.04.202421第21頁,共26頁，2024年2月25日，星期天27.04.2024227在數(shù)據(jù)鏈路連接期間，發(fā)送數(shù)據(jù)（TxD)和接收數(shù)據(jù)（RxD)線即開始了全雙工通信。同時，DTE仍監(jiān)視載波信號（DCD），以確定數(shù)據(jù)鏈路是否鏈接，如圖。第22頁,共26頁，2024年2月25日，星期天27.04.202423第23頁,共26頁，2024年2月25日，星期天27.04.2024248傳輸結(jié)束后，DTE使DTR無效，Modem撤消載波檢測，并使設(shè)備數(shù)據(jù)就緒（DSR）信號無效。數(shù)據(jù)鏈路釋放后，Modem