[工学]第八章-串行通信及接口电路.ppt

第八章 串行通信及接口电路,串行通信的基本概念 可编程串行通信接口芯片8251A 串行接口标准RS-232C 作业,第一节 串行通信的基本概念,串行通信：将数据分解成二进制位用一条信号线，一位一位顺序传送的方式。 串行通信的优势：用于通信的线路少，因而在远距离通信时可以极大地降低成本。 串行通信适合于远距离数据传送，也常用于速度要求不高的近距离数据传送。 PC系列机上有两个串行异步通信接口，键盘、鼠标与主机间采用串行数据传送。,一、串行通信的数据传送数据传送方式,一、串行通信的数据传送信号的调制和解调,二、串行通信协议异步通信协议,串行通信时的数据、控制和状态信息都使用同一根信号线传送。 收发双方必须遵守共同的通信协议（通信规程），才能解决传送速率、信息格式、位同步、字符同步、数据校验等问题。 串行异步通信以字符为单位进行传输，其通信协议是起止式异步通信协议。,起止式异步通信协议,起始位每个字符开始传送的标志，起始位采用逻辑0电平,数据位数据位紧跟着起始位传送。由58个二进制位组成，低位先传送,校验位用于校验是否传送正确；可选择奇检验、偶校验或不传送校验位,停止位表示该字符传送结束。停止位采用逻辑1电平，可选择1、1.5或2位,空闲位传送字符之间的逻辑1电平，表示没有进行传送,二、串行通信协议同步通信协议,图8-5 面向字符型同步通信数据格式 a)单同步 b)双同步 c)外同步,图8-6 面向比特型的数据格式,三、串行通信的传输速率,数据传输速率也称比特率（Bit Rate） 每秒传输的二进制位数bps 当进行二进制数码传输，且每位时间长度相等时，比特率还等于波特率（Baud Rate）。 过去，串行异步通信的数据传输速率限制在50 bps到9600 bps之间。现在，可以达到115200 bps或更高。,第二节 可编程串行通信接口芯片8251A,8251A的内部结构 8251A芯片的引脚 8251A的编程,一、8251A的内部结构,二、8251A芯片的引脚,8251A与CPU及外设的接口图,主要引脚,CD(Command/Data)：控制/数据端口选择信号，用来区分当前读写的是数据还是控制信息或状态信息。,主要引脚,RxRDY（Receiver Ready）:接收器准备好信号，用来表示当前8251A已经从外部设备或调制解调器接收到一个字符，正等待CPU取走。 在中断方式时，RxRDY可用来作为中断请求信号；在查询方式时，RxRDY可用来作为联络信号。,主要引脚,TxRDY(Transmitter Ready)发送器准备好信号 用来告诉CPU，8251A已经准备好发送一个字符。实际使用时，可采用中断方式联系，也可采用查询方式联系。,主要引脚,SYNDETBRKDET(SYNchronous DETectBReaK DETect)：同步检测断点检测，输出输入，高电平有效。只用于同步方式。,主要引脚,TxE(Transmitter Empty)发送器空信号 用来表示8251A发送器中并行到串行转换器空，它实际上表示了一个发送动作的完成。,主要引脚,DTR (Data Terminal Ready)数据终端准备好信号，由8251A送往外设的，CPU通过命令可以使DTR变为低电平即有效电平，从而通知外部设备，CPU当前已经准备就绪。 DSR (Data Set Ready)数据设备准备好信号，是外设送往8251A的，它用来表示当前外设已经准备好。,主要引脚,RTS(Request To Send)请求发送信号，是8251A送往外设的， CPU可以通过编程命令使其变为有效电平，以表示CPU已经准备好发送。 CTS(Clear To Send)清除请求发送信号，是对RTS的响应信号，它是由外设送往8251A的。当为低电平时，8251A才能执行发送操作。,主要引脚,RxC(Receiver Clock):接收时钟，输入。 RxD：接收器数据信号，字符在这条线上串行地被接收，在接收器中转换为并行的数据。 TxC(Transmitter Clock):发送时钟，输入 TxD：发送器数据信号，由CPU送来的并行字符在这条线上被串行地发送。,三、8251A的编程,在用8251A传送数据之前必须对它进行初始化编程，确定它的具体工作方式。 工作方式控制字 命令控制字 状态字 初始化编程,例子,8251A工作于异步方式，波特率系数为64，字符总长度为11位（7位数据位，2位停止位，偶校验），操作命令使接收允许，错误位复位。设8251A端口地址为FEH，其初始化程序为：,工作方式控制字,命令控制字,MOV AL，11111011B ；送方式选择控制字 OUT 0FEH，AL MOV AL，00010101B ；送命令控制字 OUT 0FEH，AL,第三节 串行接口标准RS-232C,美国电子工业协会EIA制定的通用标准串行接口。 1962年公布，1969年修订 现已成为数据终端设备DTE（例如计算机）与数据通信设备DCE（例如调制解调器）的标准接口。 可实现远距离通信，也可近距离连接两台微机。,一、RS-232C标准,232C接口采用EIA电平 高电平为5V15V 低电平为5V15V 实际常用12V或15V RS-232C采用负电平逻辑,标准TTL电平 高电平：2.4V5V 低电平：0V0.4V,相互转换,TTL和RS-232C之间的电平转换电路,RS-232C的引脚,232C接口标准使用一个25针连接器。 绝大多数设备只使用其中9个信号，所以就有了9针连接器。,9针串口引脚定义,二、RS-232C的连接方式,微机利用232C接口连接调制解调器，用于实现通过电话线路的远距离通信。 微机利用232C接口直接连接进行短距离通信。这种连接不使用调制解调器，所以被称为零调制解调器（Null Modem）连接。,连接调制解调器,不使用联络信号的3线相连方式,为了交换信息，TxD和RxD应当交叉连接,例子,作业,P.75 17 请大家认真复习！,8251A与CPU及外设的接口图,工作方式控制字,命令控制字,D0为1允许8251A开始发送操作，引脚TX RDY才可能有效（为1）。 Dl为1强制引脚有效，通知调制解调器8251A已准备好。 D2为1允许8251A开始接收数据。引脚RxRDY才可能有效（为1）。 D3为1强制引脚TxD发送低电平，以此作为断点字符。 D4为1则对状态字中的所有操作出错标志（FE，OE，PE）复位。 D5为1强制引脚有效，向调制解调器提出发送请求。 D6为1强制8251A内部复位，使它回到准备接收方式控制字的状态。 D7只用于同步方式。该位为1，表示开始搜索同步字符，将输入的信息和同步字符作比较，若相同则使SYNDET引脚有效，开始对数据的接收操作。,状态字,D0为1反映当前发送缓冲器已空，它仅表示8251A此时的一种工作状态。而引脚Tx RDY只有当数据缓冲器空、引脚为低电平且TxEN为1同时成立时，才置位。在数据发送过程中，Tx RDY状态和Tx RDY引脚信号总是相同的，这就可以由Tx RDY状态供CPU查询。 Dl为接收准备好标志，其状态与RxRDY引脚相同。 D2为发送器空，其状态与TxE引脚相同。 D3为奇偶校验错，当检测出校验错误时，该位置1。它不禁止8251A操作，可以由命令控制字中的ER位复位。 D4为超越错，当该位为1时，表示接收器准备好一个字符，但CPU未及时读取前一个字符，因此造成字符丢失。它不禁止8251A操作，只是丢失字符而已，可以由命令控制字中的ER位复位。 D5为帧格式错，仅对异步通信时有用。当该位为1，表示接收器不能检测到有效的停止位。它不禁止8251A操作，可以由命令控制字中的ER位复位。 D6为同步检测标志，与引脚SYNDET/BRKDET状态相同。 D7为数据装置准备好标志，其状态与引脚状态相反。,初始化编程,例子,在数据传送过程中，数据由串行变为并行，或并行变为串行，这种转换是通过接口电路中的 实现的。 A）数据寄存器 B）移位寄存器 C）锁存器 D）地址寄存器,答案：B,例子,如果选择波特率因子为16，在接收时，采用波特率的16倍频率作为接收时钟，其目的是 。 A) 提高采样精度 B) 取样信号的峰值 C) 提高接收速度 D) 识别正确的起始位,答案：D,例子,在数据传输率相同的情况下，同步通信的字符传送速度要高于异步通信的字符传送速度，其原因是 。 A）发生错误的概率低 B）字符成组传送，字符间无间隔 C）附加的多余信息少 D）采用了检错率强的检验方法,答案：C,例子,异步通信传输时，其主要特点是 。 A）通信双方不必同步 B）每个字符的发送是独立的 C）字符间的间隔时间应相同 D）字符发送速率由波特率确定,答案：B,例子,在串行通信中，使用波特率来表示数据的传输速率，它是指 。 A）每秒传送的字符数 B）每秒传送的字节数 C）每秒传送的位数 D）每分钟传送的字符数,答案：C,例子,两台计算机之间用串行口实现异步通讯，其波特率为2400，约定用1位起始位、7位数据位、1位校验位和1位停止位，其有效最大数据传送率为 。 A)2400位/秒 B)240位/秒 C)1680位/秒 D)1920位/秒,答案：C,例子,有关RS-232C技术，下列说法中错误的是 。 A）可用于连接两台PC机，进行数据传输。 B）于DTE与DCE之间的接口标准。 C）为并行式传送。 D）属于EIA标准。,答案：C,例子,RS232C接口的信号电平范围为 。 A）0 5V B）5V +5V C）0 10V D）-15V +15V,答案：D,例子,RS-232C标准中，规定逻辑信号电平为 。 A) 0V15V B