微机系统串行通信及接口.ppt

第9章,微机系统串行通信及接口,本章重点,串行通信基本概念 串行通信接口标准EIA RS-232-C 可编程串行接口8251A(了解),9.1 串行通信基本概念,一、串行通信的一般概念,串行通信是指通信双方在一条或两条传输线上进行数据一位一位的按顺序传送的通信方式； 串行通信时，所有数据、状态、控制信息都是在一条或两条传输线上传送的； 特点：物理线路最少，成本低，传输距离远。,1、串行数据传送方式 按数据流方向有三种基本传送方式： 单工：只能单向传送。如：A B。,半双工：每一个瞬间只能有一个站发送，另一个站接收。,全双工：两站间有两根传输线，每一根线指定专作某一方向传送。能在两个方向上同时进行数据传输。,单工、双工、半双工连接示意图,发送器,接收器,发送器/接收器,发送器/接收器,发送器/接收器,发送器/接收器,单工方式：,半双工方式：,全双工方式：,A站,B站,9.1 串行通信基本概念,9.1 串行通信基本概念,2、串行异步通信与串行同步通信 按串行传输线上数据传输采用统一时钟还是本地局部时钟(即时钟同步方式)分为同步通信和异步通信。 (1)串行异步通信 异步通信规定了字符数据传送格式，即每个字符数据以相同帧格式传送。每帧信息由起始位、数据位、奇偶校验位、停止位组成。,9.1 串行通信基本概念,异步通信时，接收和发送双方需有两项约定： 字符格式：应规定数据位；奇偶校验位；停止位。 波特率：每秒钟传输数据的位数。单位为波特。常用标准波特率有：110，150，300，600，1200，2400，4800，9600和19200。,例：数据传送速度120字符/S，10位/字符，传送波特率为：10位/字符*120字符/S=1200位/S=1200bps,每一位数据传输时间：Td=1/1200=0.83ms。,优点：收发双方各用自己的时钟，设备较简单，实现方便。视需要可连续或间断地传送。 缺点：每个字符有起始位和停止位降低有效数据的传送速度。,（2） 串行同步通信 在串行传送的字符开始处加上同步字符，作为起始标志，用一个同步字符的称为单同步，用两个同步字符的称为双同步。 同步字符之后是由传送数据字符顺序连接起来组成的数据块（数据场）。之后是两个CRC校验字符（循环冗余校验码）。这样一个完整的通信格式称为一帧。,接收和发送端的时钟是同步工作的； 接收和发送端时钟不同步时，发送器自动插入同步字符； 接收器先搜索同步字符，搜到后装配数据，供CPU读； 外同步工作方式，用同步控制信号(控制线SYNC)进行同步，信号一到，开始接收数据场； 同步传送速率高于异步传送，硬件设备较复杂。,9.1 串行通信基本概念,9.1 串行通信基本概念,同步通信信息格式,单同步：一个同步字符。 双同步：两个同步字符。,CRC,外同步,CRC,数据场,9.1 串行通信基本概念,3、调制与解调 电话网络模拟信号，计算机数字信号；,远距离通信可通过普通电话网络传输 数字信号：频带宽； 电话网络：频带窄； 数字信号要在电话网络上传输，需进行信号变换：把数字信号承载到模拟信号上传输，这个模拟信号称为载波信号。,调制把数字信号承载到载波信号上； 解调从载波信号中恢复出数字信号； 调制解调器：实现调制与解调的设备。,9.1 串行通信基本概念,根据载波 Acos(t + )的三个参数：幅度（A）、频率()、相位（ ），常用三种调制技术： 幅移键控法 Amplitude-Shift Keying (ASK) 频移键控法 Frequency-Shift Keying (FSK) 相移键控法 Phase-Shift Keying (PSK),ASK (又称为调幅) 用载波信号不同幅度代表1和0,FSK (又称为调频) 用载波信号不同频率代表1和0,PSK (又称为调相) 用载波信号相位变化代表1和0（变化1，不变0）,9.1 串行通信基本概念,0,0,1,1,0,1,0,0,0,1,0,调幅,调频,调相,数字信号,数字数据,三种调制方式的调制波形图：,9.1 串行通信基本概念,4、串行通信的接口标准,RS-232C总线是EIA(美国电子工业协会)提出的通信接口总线，用于数据终端设备（DTE）与数据通信设备（DCE）之间串行接口标准。,RS-232C是一个25(9)个引脚的连接器（插头座），对每个引脚、信号电平的规定是标准的；,4条数据线，12条控制线，3条定时线，2条地线，4条备用或未定义。,9.1 串行通信基本概念,通信速率：波特率 100, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19.2K, 33.6K, 56K,信号电平： 逻辑“1”：-5V-15V；逻辑“0”：+5V+15V； 电平转换：TTLRS232: MC1488发送器；RS232TTL: MC1489接收器,9.1 串行通信基本概念,RS-232C接口连接方式：,DTR 20 信号地 7 DSR 6 CTS 5 RTS 4 RXD 3 TXD 2 屏蔽 1,20 DTR 数据终端就绪 7 信号地 6 DSR 数据装置就绪 5 CTS 允许发送 4 RTS 请求发送 3 RXD 接收数据 2 TXD 发送数据 1 屏蔽 (保护地),常用的8位信号线通信系统,直接连传输最大距离15m左右；通过光电隔离器可达1000m 。,9.1 串行通信基本概念,9.2 可编程串行接口8251A,18251A的主要功能 可以工作在同步方式也可以工作在异步方式 波特率：同步方式下064K，异步方式下019.2K 完全双工工作，具有双缓冲的发送器和接收器 具备奇偶校验、溢出和帧错误检测等功能的电路 全部输入输出电路是TTL电平,2. 8251A芯片引脚,8251A和CPU的连接 8251A和外设的连接 时钟信号,(1) 8251A和CPU的连接,数据信号：D0D7 片选信号：CS 读/写控制信号：RD，WR，C/D 收发联络信号 TxRDY(Transmitter Ready) RxRDY(Receiver Ready) TxE(Transmitter Empty) SYNDET(Synchronous Detection)/BD(Break Detection),(2) 8251A和外设的连接,数据信号 TxD：发送数据线 RxD：接收数据线 收发联络信号 DTR ：数据终端准备好 DSR：数据设备准备好 RTS：请求发送信号 CTS：允许发送信号,（3）时钟信号,TxC(Transmitter Clock)：发送器时钟 RxC(Receiver Clock)：接收器时钟 CLK：工作时钟,3.8251A的内部结构,数据总线缓冲器 读/写控制逻辑电路 调制解调控制电路 发送器：发送缓冲器和发送控制电路 接收器：接收缓冲器和接收控制电路,4.8251A的编程命令,控制字 命令字 状态字,5.8151A编程举例,【例9.1】 设8251A工作在异步方式，波特率系数(因子)为16，7个数据位字符，偶校验，2个停止位，发送、接收允许，设端口地址为51H。完成初始化程序。,初始化程序： MOV AL， 0FAH OUT 51H，AL MOV AL，37H OUT 51H， AL,【例9.2】 设端口地址为51H，采用内同步方式，2个同步字符（设同步字符为16H），偶校验，7位数据位/字符。 程序如下：,【例9.3】 对8251A进行初始化，使其工作于异步方式，波特率因子为16，每个字符有7个数据位，2个停止位，采用偶校验。然后对状态字进行测试，输入80个字符。 程序如下：,MOV AL, 0FAH OUT 51H, AL MOV AL, 35H OUT 51H, AL MOV DI, 0 BEGIN: IN AL, 51H TEST AL, 02H JZ BEGIN IN AL, 50H,MOV DX, OFFSET BUFFER MOV DX+DI, AL INC DI IN AL, 51H TEST AL, 38H JZ ERROR LOOP BEGIN JMP EXIT