大连理工823机械复试微机原理

1、大连理工大学自动化系微机原理第十章 串行通信10.1 串行通信基本概念10.2 串行接口RS-232C标准10.1 串行通信基本概念基本概念计算机与外部交换信息称为通信，包括：并行通信 计算机数据各位同时传送；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，数据逐位传送。（一）串行通信的特点串行通信只要一根数据线。传输速度较慢。接口电路复杂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（二）串行通信的应用只能接收串行信号的设备或只能串行输出设备远距离传送,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

2、通信接口、键盘、鼠标器与主机间采用串行数据传送（三）串行通信类型异步串行通信（ASYNCAsynchronous Data Communication）异步串行通信格式 在异步通信中，信息“1”称为传号(MARK),信息“0”称为空号（SPACE）。起始位每个字符开始传送的标志，起始位采用逻辑0电平起始位校验位停止位空闲位数据位低位高位字符0/10/10/10/110111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

3、，表示没有进行传送异步通信格式说明无传输：发送方连续发送传号。起始传输：发送方第一次将传号变成空号并持续一位（起始位），接收方以此下降沿与发送方同步。数据传输：起始位之后的58位为数据位，低位在前。传输位数由双方约定。奇偶传输：有的系统将最后一位数据位作为奇偶校验以增加系统的可靠性。停止传输：最后发送停止位，停止位状态恒为“1”，长度1，1.5，2位，可以选择。异步串行通信的数据校验错串行数据在传输过程中，由于干扰可能引起信息的出错如何发现传输中的错误，叫检错。发现错误后，如何消除错误，叫纠错常见的出错类型奇偶错：由奇偶校验查出的错误噪声干扰而引起的某些数据位的改变 ；超越错：接收端收到一个字

4、符未处理，又收到第二个字符处理器周期检测“接收数据就绪”的速率小于串口接收字符的速率，就会引起超越错 ；帧格式错：未收到有效停止位双方协议的数据格式不匹配；或线路噪声改变了停止位的状态；时钟不匹配或不稳未能按照协议装配成一个完整的字符帧等等 。异步串行通信的特点以字符为单位发送，字符之间的间隔不受限制；由起始位和停止位使收发双方同步；通信的精确格式可以由收发双方选择。同步通信（SYNCSynchronous Data Communication）同步通信格式 同步通信是由一个起始同步符和若干个数据位以及一个检验字段组成，传输的数据可以以字符为单位，也可以以二进制位为单位，因此同步传输也称为数据

5、流传输。一帧数据同步符数据位校验字段CRC校验01111110同步通信的特点同步通信以同步符作为一帧数据的起始标志，因此在传输的数据中不能包含有同步符。在实际应用中采用自动加“0 ”技术避免数据中出现同步符。同步通信中一般数据位可达上千位，因此传输效率较高，传输速度较快。同步通信中传输位数较多，因此要求收发时钟严格同步。传输中采用“曼彻斯特”编码，数据中隐含时钟信息。（四）串行通信的传输方式信号传输速率波特率（Baud Rate）波特率是每秒传输的二进制位数，简写为bps。 常用的波特率有： 100，300，600，900，1200， 2400，4800，9600，19200，38400，57

6、600，115200。线路传输方式单工方式：数据只能按一个固定方向传输。如：寻呼系统。半双工方式：可以2个方向传送，但不能同时传送。如：电话全双工方式：双方可以同时传送。站A站B站A站B站A站B信号传输方式基波传输方式 基波传输又称基带传输，按信号原样进行直流传输。这种方式适合于近距离慢速传输。模拟载波传输方式调制解调器将数字信号转换成模拟信号进行传输。调制方式：移幅键控(ASK)由两种幅度正弦波表示“0”,“ 1”移频键控(FSK)由两种频率正弦波表示“0”,“ 1”移相键控(PSK)由正弦波两种相位表示“0”,“ 1”在通讯中，Modem起着传输信号的作用，是一种数据通讯设备，简称DCE接

7、收设备和发送设备称为数据终端设备，简称DTE。信号的调制和解调（五）串行通信的校验方法奇偶校验（Parity Check） 发送时每个字符的最高位之后附加一个奇偶校验位，以保证整个字符（包括奇偶校验位）为“1”的位数为奇数（奇校验）或为偶数（偶校验）。 接收时按照发送方所确定的同样的奇偶性对收到的字符进行校验。循环冗余校验CRC（Cyclic Redundancy Check） CRC校验是用一个固定数去除信息码得出余数，将此余数附加在原信息之后，成为CRC字符。 接收方用同样的数去除含有CRC字符的信息，若接收无错误，则结果为0。10.2 串行接口RS-232C标准美国电子工业协会EIA制定

8、的通用标准串行接口1962年公布，1969年修订1987年1月正式改名为EIA-232D设计目的是用于连接调制解调器现已成为数据终端设备DTE（Data Terminal Equipment ，例如计算机）与数据通信设备DCE（ Data Communication Equipment，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，属于网络层次结构中的最低层：物理层 1. RS-232C引脚定义RS-232C的引脚定义RS-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516TXDRXDRTSCTSDSRGNDCDDTRDB9连接

9、器9RI1131425TXD屏蔽地RXDRTSCTSDSRGNDCDDTRRIDB25连接器RS-232C包括两个信道：主信道和次信道次信道为辅助串行通道，提供数据控制和通道，但其传输速率比主信道要低得多，其他跟主信道相同，通常较少使用2.引脚功能各引脚功能如下发送数据TXD（Transmitted Data 9-3） 计算机把数据传送给MODEM或其他设备接收数据RXD（Received Data 9-2） 计算机接收MODEM或其他设备的数据请求发送（RTSRequest To Send 9-7）当数据终端设备DTE准备好送出数据时，就发出有效的RTS信号，用于通知数据通信设备DCE准备接

10、收数据。准许发送（CTSClear To Send 9-8） 当数据通信设备DCE （如MODEM）已准备好接收数据终端设备DTE（如计算机）的传送数据时，发出CTS有效信号来响应RTS信号，表示MODEM准备好接收计算机数据，可以发送。RTS和CTS是数据终端设备与数据通信设备间一对用于数据发送的联络信号数据设备准备好（DSRData Set Ready 9-6）由MODEM发往计算机，通常表示DCE已接通电源连到通信线路上，并处在数据传输方式，即MODEM已和通讯线路接通。数据终端准备好（DTRData Terminal Ready 9-4） 由计算机发往MODEM，通常当DTE一加电，该

11、信号就有效，表明DTE准备就绪，即计算机允许MODEM与通信线路接通。DTR和DSR也可用做数据终端设备与数据通信设备间的联络信号，例如应答数据接收载波检测（CDCarrier Detected 9-1） 由MODEM发往计算机，当本地调制解调器接收到来自对方的载波信号时，该引脚向数据终端设备提供有效信号。振铃（RIRing Indication 9-9） 由MODEM发往计算机，当通信线路出现振铃信号时，RI有效（为ON）。信号地（GNDGround 9-5） 信号的公共回路线，为所有的信号提供一个公共的参考电平。屏蔽地 起屏蔽保护作用的接地端，一般应参照设备的使用规定，连接到设备的外壳或大

12、地3. 连接调制解调器电话线MODEM微机2345678202223456782022MODEM23456782022数据装置准备好DSR数据终端准备好DTR发送数据TxD接收数据RxD请求发送RTS允许发送CTS信号地GND载波检测CD振铃指示RI微机23456782022不使用联络信号的3线相连方式微机TxDRxDGND微机为了交换信息，TxD和RxD应当交叉连接程序中不必使RTS和DTR有效也不应检测CTS和DSR是否有效 “伪”使用联络信号的3线相连方式RTS和CTS各自互接，DTR和DSR各自互接表明请求传送总是允许、数据装置总准备好微机DSRDTRTxDRxDRTSCTSGND微机使用联络信号的多线相连方式通信比较可靠所用连线较多，不如前者经济微机DSRDTRTxDRxDRTSCTSGND微机串行通信的接口标准无Modem时，最大通讯距离的计算：RS-232C标准规定：当误码率小于4%时，要求导线的电容值应小于2500PF。普通导线的电容值约为170PF/M。则允许距离L=2500PF/（170PF/M）=15M4. RS-232C的电气特性232C接口采用EIA电平高电平