第10章串行接口11.ppt

1、第10章串行介面，了解牙齒章節(jié)中的學(xué)習(xí)內(nèi)容，了解串行通信基本概念了解RS232C串行介面標(biāo)準(zhǔn)了解串行接口的基本功能和一般結(jié)構(gòu)了解可編程串行介面籌碼8251的結(jié)構(gòu)、應(yīng)用節(jié)目和編程方法。10.1串行通信基本概念10.2 RS232C串行介面標(biāo)準(zhǔn)10.3串行通信接口的基本功能和一般結(jié)構(gòu)10.4可編程串行介面籌碼8251A，10.1串行通信基本概念，通信：在計算機的CPU和外部設(shè)備之間交換信息。通信的基本方法：并行通信、串行通信并行通信：引用數(shù)據(jù)的各位同時發(fā)送。在電腦系統(tǒng)中，CPU與存儲、主機和打印機之間的通信通常以并行方式進(jìn)行，傳輸速度很快。串行通信：數(shù)據(jù)按順序傳輸，一個接一個。串行通信特性：數(shù)據(jù)在

2、單個1位寬度的傳輸線中按時間順序逐個傳輸。節(jié)省傳輸線(優(yōu)點)；低數(shù)據(jù)速率(缺點)。主要適用于遠(yuǎn)距離、低速通信。在10.1.1資料傳輸方向、單向半雙工雙工、1單(Simplex)、接收器和發(fā)射器之間只有一條傳輸線，只能向單個方向傳輸。這種傳輸方式是單向的。稱為Half Duplex。3全雙工、數(shù)據(jù)接收和傳輸分流，分別在兩個徐璐不同的傳輸線上傳輸時，通信雙方可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。這種傳輸方式必須在池雙工方式、10.1.2串行通信方式、串行通信期間發(fā)送端將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)后才能進(jìn)行傳輸。要正確區(qū)分每個字符和字符內(nèi)的所有信息，必須同步發(fā)送方和接收方的工作。否則，在串行傳輸后，如果在接收時由于某

3、種原因只有一個人出錯，那么在其后接收的所有字符都可能顯示為錯誤。因此，串行通信中如何同時進(jìn)行收款和爆破是最重要的。同步方法(同步通信)異步方法(異步通信)，兩種常用茄子同步方法(異步通信)，一種異步通信(異步數(shù)據(jù)通信)，字符與字符之間的傳輸完全異步，一種字符的位與位之間的時間間隔是固定的，兩種字符之間的時間間隔不是固定的，串行異步傳輸數(shù)據(jù)格式，奇數(shù)確認(rèn)：資料傳輸時自動檢測傳輸數(shù)據(jù)中包含的1個數(shù)量，奇數(shù)時，檢查位自動寫入0。如果是偶數(shù)，則檢查L以確定發(fā)送的每個數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)位10奇偶校驗位)中的1的數(shù)目是否為奇數(shù)，如果接收方接收偶數(shù)1(刪除字符的開始位和停止位之后)，則產(chǎn)生奇數(shù)確認(rèn)錯誤。偶校驗：如果

4、數(shù)據(jù)位1的數(shù)目是偶數(shù)，奇偶校驗位將自動寫入0。如果是奇數(shù)，則創(chuàng)建1，以確定發(fā)送的每個數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)位10奇偶校驗位)中的1的個數(shù)是否為偶數(shù)。此時，如果收件人收到奇數(shù)1，將發(fā)生偶數(shù)確認(rèn)錯誤。異步通信的特征，(1)字符幀(幀)的傳輸格式允許發(fā)送者根據(jù)應(yīng)用節(jié)目要求在字符之間徐璐插入不同的時間間隔。也就是說，每個字符的發(fā)送是隨機的，當(dāng)每個字符發(fā)送時，接收和發(fā)送以預(yù)定的時鐘速度發(fā)送。這是異步通信的主要特征。(2)每個字符傳輸總是根據(jù)開始位開始，接收方與發(fā)送方保持同步(格式的統(tǒng)一)。(3)通信方可以根據(jù)應(yīng)用要求隨時更改通信協(xié)議，例如更改數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位和停止位長度或資料傳輸速度。2同步通信是串行通信過程中的

5、更快的速度。同步通信刪除每個字符的開始位和停止位，按順序連接字符以形成固定長度字符串(也稱為幀，根據(jù)實際情況，可設(shè)置為512，1024字節(jié))，在每個塊之前添加一個或兩個同步字符，后面有錯誤確認(rèn)字符，因此同步通信僅增加大約1的額外數(shù)據(jù)，圖105同步通信格式，在同步通信中，接收設(shè)備首先搜索同步字符，獲取同步字符，然后開始加載數(shù)據(jù)。在傳輸過程中，收發(fā)設(shè)備必須保持完全同步。在附近的時候，在傳輸線上添加時鐘信號線，用同一個時鐘發(fā)生器驅(qū)動收發(fā)器。如果傳輸距離很遠(yuǎn)，則可以通過調(diào)制解調(diào)器從數(shù)據(jù)流中提取同步信號，并且使用鎖相技術(shù)，可以獲得與時鐘傳輸完全相同的同步時鐘信號。串行異步通信將每個字符封裝在開始位和停止

6、位中，同步通信將每個幀數(shù)據(jù)封裝在同步字符中。根據(jù)這些數(shù)據(jù)類型，硬件差異會很大。動機通信的硬件接口比異步通信復(fù)雜。同步通信的特征，(1)在一個數(shù)據(jù)幀內(nèi)同步傳輸所需的額外位較少，因此，在內(nèi)部速度相同的情況下，傳輸速度比異步方法快。(2)通信雙方的時鐘同步要求比較高，過程控制復(fù)雜。10.1.3串行波特率，1波特率Rb波特率Rb :每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制位(bps)。在異步串行通信中，發(fā)送方應(yīng)使用一定頻率的時鐘來確定發(fā)送每1位數(shù)據(jù)的時間長度(稱為位寬)，接收方也應(yīng)使用一定頻率的時鐘來測量每個輸入數(shù)據(jù)的位寬。2傳輸時鐘和接收時鐘，發(fā)送方用于確定數(shù)據(jù)位寬度的時鐘(傳輸時鐘)，接收方用于測量每個輸入數(shù)據(jù)位寬度的時

7、鐘(接收時鐘)。發(fā)送/接收時鐘決定了每個數(shù)據(jù)的位寬牙齒，因此發(fā)送/接收時鐘頻率的高低決定了發(fā)送/接收串行通信雙方牙齒字符數(shù)據(jù)的速度。在異步通信中，根據(jù)資料傳輸速度確定接收/發(fā)送時鐘的頻率。一般來說，時鐘接收/發(fā)送頻率總是以傳輸速度的1、16、32或64倍減少讀取錯誤。發(fā)送/接收時鐘頻率和波特率關(guān)系如下：接收/傳輸時鐘頻率=n接收/傳輸速率、10.1.4信號的調(diào)制和曹征、當(dāng)前電話網(wǎng)是模擬通信系統(tǒng)，是3003400Hz的音頻模擬信號設(shè)計，不適合二進(jìn)制數(shù)據(jù)的傳輸語音信息。在電話網(wǎng)上進(jìn)行數(shù)字信號傳輸必須經(jīng)過調(diào)制和調(diào)整。調(diào)制：數(shù)字信號-模擬信號曹征：模擬信號-數(shù)字信號調(diào)制解調(diào)器：調(diào)制和曹征過程的實施單元

8、，3茄子調(diào)制方法、振幅調(diào)制(振幅調(diào)制)、根據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值更改載波振幅。牙齒調(diào)制技術(shù)稱為振幅鍵控(Amplitude Shift KeyingASK)，由于抗干擾性能不好，傳輸速率可能達(dá)到1200bps。頻率調(diào)制(頻率調(diào)制)，根據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值更改載波頻率。牙齒調(diào)制技術(shù)稱為頻移鍵控(Frequency Shift KeyingFSK)，具有很強的水平變化和抗噪聲能力，但是頻帶利用率低，適用于傳輸速率低的數(shù)字信號傳輸。相位調(diào)制(相位調(diào)制)，根據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值更改載波相位。牙齒調(diào)制技術(shù)被稱為相移鍵控，具有較強的抗電平變化和抗噪聲能力。占用帶窄，利用率低，適合高速數(shù)字信號傳輸，但技術(shù)復(fù)雜。a) AM幅度調(diào)制b)

9、 FM頻率c) phM相位曹征，圖10-7實現(xiàn)了FSK方法的調(diào)制解調(diào)器工作原理，串行數(shù)據(jù)在傳輸過程中因干擾而產(chǎn)生代碼是不可避免的。這直接影響通信系統(tǒng)的可靠性。因此，在通信中，差錯控制能力是衡量通信系統(tǒng)的重要指標(biāo)。我們把發(fā)現(xiàn)傳輸?shù)腻e誤稱為錯誤檢查。在發(fā)現(xiàn)錯誤后刪除錯誤稱為修復(fù)錯誤。在基本通信領(lǐng)域中，通常使用奇偶或正方形代碼檢查錯誤(參見教材P235)以反饋重發(fā)方式更正錯誤。在高級通信控制領(lǐng)域，通常使用循環(huán)冗馀代碼(CRC Cyclic Redundancy Check)檢測錯誤，并通過自動錯誤糾正來糾正錯誤。10.2 RS232C串行介面標(biāo)準(zhǔn)，串行數(shù)據(jù)傳輸在傳輸線上傳輸數(shù)據(jù)，因此牙齒傳輸線不僅需

10、要傳輸數(shù)據(jù)信息，還需要傳輸通信的聯(lián)系控制信號。因此，在牙齒傳輸線的串行信息流中，可以區(qū)分哪些是數(shù)據(jù)信息，哪些是聯(lián)系控制信號，哪些是可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締栴}。為此，在串行通信內(nèi)商定了一系列數(shù)據(jù)通信控制領(lǐng)域(通信領(lǐng)域或網(wǎng)絡(luò)協(xié)議)。通信程序通常包括串行通信數(shù)據(jù)格式、同步方法、數(shù)據(jù)傳輸速率、傳輸控制步驟、控制字符定義和錯誤控制方法等問題的統(tǒng)一規(guī)定。允許通信雙方共同遵守。串行異步通信的標(biāo)準(zhǔn)接口是RS232c、RS-449、RS-422/485和其他接口。RS232C標(biāo)準(zhǔn)是美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)公布的串行總線標(biāo)準(zhǔn)。RS是Recommended Standard的第一個字母，232和c是代碼。RS-232

11、C可用于多種用途，如連接鼠標(biāo)、打印機或調(diào)制解調(diào)器。您還可以連接產(chǎn)業(yè)裝置裝置裝置。RS232C標(biāo)準(zhǔn)是DTE和DCE之間互連和通信的正確串行通信過程。表示DTEData Terminal Equipment數(shù)據(jù)終端設(shè)備、通用終端或計算機?？梢允莾H接收大、中型、迷你電腦或數(shù)據(jù)的打印機DCEData Communication Equipment數(shù)據(jù)通信設(shè)備(通常是調(diào)制解調(diào)器、多路復(fù)用器或數(shù)字設(shè)備，DCE方面提供時鐘，DTE表示提供時鐘的渡邊杏，DCE提供的時鐘任務(wù))。例如，PC和調(diào)制解調(diào)器之間的連接。PC是DTE，調(diào)制解調(diào)器是DCE。DTE在硬件上可以用針區(qū)分它的接口，DCE的接口是孔式的。RS-2

12、32C是物理介面標(biāo)準(zhǔn)，其他供應(yīng)商生產(chǎn)的設(shè)備僅需要RS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口就可以在沒有轉(zhuǎn)換電路的情況下連接徐璐，因此牙齒標(biāo)準(zhǔn)也廣泛適用于電腦之間、計算機與終端或外圍設(shè)備之間的近距連接以及數(shù)據(jù)傳輸。因此，RS-232C標(biāo)準(zhǔn)還包括串行介面標(biāo)準(zhǔn)、RS-232C標(biāo)準(zhǔn)、串行通信接口的相關(guān)問題、主要介面信號線信號功能邏輯水平機器(連接器規(guī)范)等、1信號水平標(biāo)準(zhǔn)、負(fù)邏輯使用：3V15V邏輯0 3V15V邏輯1常規(guī)TTL邏輯信號RS-232C平面和TTL邏輯信號接收接收接收數(shù)據(jù)(RxD):數(shù)據(jù)。請求發(fā)送(RTS): DTE向DCE發(fā)出發(fā)送請求的請求行，表明需要將數(shù)據(jù)發(fā)送到DCE。清除發(fā)送(CTS):是DCE對DT

13、E中傳輸請求的響應(yīng)信號，表示DCE可以接收數(shù)據(jù)并響應(yīng)RTS。反映通用針腳和功能，數(shù)據(jù)集就緒(DSR): DCE就緒數(shù)據(jù)通信設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)。通過牙齒行，DCE通知DTE DCE準(zhǔn)備就緒。數(shù)據(jù)終端就緒(DTR):意味著DTE就緒。連接牙齒線后，DTE會通知DCE DTE已準(zhǔn)備好發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。兩個牙齒信號表示設(shè)備本身可用，但通信可能無法啟動。終端設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的條件：DTR、DSR、RTS和CTS均為正電壓，RI(Ring Indicator ):鈴聲檢測標(biāo)記(使用MODEM)當(dāng)DCE在線路上檢測到鈴聲信號時，它連接RI線路并將其發(fā)送到DTE，DTE使用牙齒信號作為處理器的中斷請求信號使DTE進(jìn)入接

14、收狀態(tài)，在鈴?fù)Ｖ箷r，RI也將進(jìn)入斷開狀態(tài)。大衛(wèi)亞設(shè)，Northern Exposure(美國電視電視劇)，DTE，DTE，DTE，DTE，DTE，DTE，DTE) SG:信號地。3機械標(biāo)準(zhǔn)，(1)RS-232C考慮DB-25英寸25針連接器，(2)電纜長度直接連接最大距離15米，數(shù)據(jù)傳輸速率20Kbs，調(diào)制解調(diào)器大于15米，4RS-232C信號線連接，(10.3.1狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器過程中的每個位稱為狀態(tài)位，每個狀態(tài)位表示傳輸過程中的錯誤或外圍設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)。數(shù)據(jù)輸入寄存器1始終與串行輸入/并行輸出移位寄存器一起使用。在數(shù)據(jù)輸入(接收)期間，根據(jù)接收時鐘的作用，一個數(shù)據(jù)通過外部設(shè)備RxD接收線進(jìn)入接口的移位寄存器。收到一個字符后，數(shù)據(jù)將從移位寄存器發(fā)送到數(shù)據(jù)輸入寄存器，等待CPU讀取。數(shù)據(jù)輸出寄存器1與并行輸入/串行輸出移位寄存器1一起使用。在輸出(傳輸)過程中，如果CPU通過總線向數(shù)據(jù)輸出寄存器寫入數(shù)據(jù)，則數(shù)據(jù)將傳遞到移位寄存器，然后在傳輸時鐘TxC的作用下，將一個人從傳輸線路TxD發(fā)送到外圍設(shè)備。在接收串行介面電路期間自動檢查內(nèi)部控制電路錯誤，包括奇偶錯誤、幀格式錯誤和溢出錯誤。奇偶錯誤：表示接收的數(shù)據(jù)的“1”個數(shù)量不符合傳輸時規(guī)定的要求。奇偶校驗錯誤標(biāo)志PRERR為1。幀格式錯誤：幀信息格式不符合系統(tǒng)規(guī)則要求(例如缺少停止位等)，這意味