第9章 串行通信接口技术(黄云峰).ppt

1、第1，9章串行通信介面技术，2，主要内容，串行通信基本原理可编程串行异步通信介面8250通用串行总线USB IEEE-1394串行介面，3，9.1串行通信基本原理，4，1，电脑串行通信基础，多计算机系统的广泛应用和计算机网络技术的普及，计算机的通信功能计算机通信是计算机与外围设备或计算机之间的信息通信有两种茄子方法：并行通信和串行通信。在多微电脑系统及现代测量系统中，信息交换大部分采用串行通信方式。5，并行通信，并行通信：通常通过多根数据线同时传输数据字节。控制简单，波特率特性快；由于输电线路多，长途传输费用高，收件人大家很难同时收到。6，串行通信，数据字节除以一位数，在传输线中一个一个地传输

2、。串行通信特征：输电线路少，长途传输成本低，电话网等现成设备可用，但资料传输控制比并行通信复杂。并行和串行通信图表、7、串行异步通信和串行同步通信，所谓“同步”是徐璐通信的双方协调传输和接收之间的行为。为了同步，徐璐通信的双方应共同遵守资料传输方式、同步控制方式、错误处理、响应方式、信号格式等的法规集称为通信协议。目前，用于串行通信内数据传输的同步方法有两种：异步和同步，因此有异步和同步通信协议。异步网络协议、1、串行异步通信的数据类型异步通信异步(ASYNC)，又称起始和结束异步通信是电脑通信中最常用的数据信息传输方法。以字符为单位发送。字符之间没有固定间距要求，每个字符内的所有用户都以固定

3、时间发送。接收、发送双方进行同步的方法是在字符格式中设置开始位和停止位。在正式发送有效字符之前，发射器配置开始位、有效字符位、字符结束时停止位、从开始位到停止位的帧。串行异步传输的数据格式如下图所示。9，在插图中，您可以看到以下点：开始位：开始位必须是持续1位时间的逻辑“0”前平面。标志传递一个字符的开始。数据位：数据位为5-8位，是紧接在开始位之后传递的字符的有效数据位。传递时，首先传递字符的低位置，然后传递字符的高位置。数据位到底有多少，可以设置为硬件或软件。奇偶校验位：可以只占用用于奇偶校验或奇偶校验的奇偶校验位之一，也可以不设置奇偶校验位。停止位：停止位为1位、1.5位或2位，可以设置

4、软件。必须展平表示文字传输结束的逻辑“1”。空闲位：空闲位表示电路空闲。对于牙齿，电路为逻辑1水平。可能没有空闲位，在牙齿情况下异步传输的效率最高。当串行异步通信中的数据接收串行异步通信时，接收方连续检测或监视串行输入线的水平变化，当出现有效的开始位时，知道接下来是有效的字符位，然后开始接收有效的字符。如果检测到停止位，则表明传输的字符已结束。(David aser、Northern Exposure(美国电视电视剧)、串行异步通信、串行异步通信、串行异步通信)任意时间间隔后，下一个字符的传输过程将继续。通常，接收端的采样时钟周期比发送字符的位周期短，达到常用采样时钟频率位频率的16倍，这些措

5、施旨在提高抗干扰能力。接收器的采样时钟每次上升对输入信号进行采样，以确定接收电缆的低电平是否保持8个或9个连续的时钟周期，从而确定传输线的低电平是否为实际开始位。这样可以防止噪音干扰引起的误操作，并消除假启动位。相当准确地确定开始位的中点，提供时间标准。2，同步网络协议同步方法作为通信的特征，异步方法不需要对传输数据的每个位进行收发、两端同步。仅在一个字符的开始位之后才需要。同步每个位。另一方面，同步方式通信对于发送数据的所有人来说，接收、发送两端必须严格保持同步。也就是说，这称为“位同步”。因此，在同步方式中，发送和接收，两端都要使用相同的时钟作为时钟信号。以同步方式传递的字符没有开始位和停

6、止位。不是用开始位表示字符的开始，而是可以将发送和接收双方的同步方法分为外部同步方法和内部同步方法。外部同步方法是在发送数据之前向接收端发送时钟脉冲。接收方根据牙齿时钟频率调整自己的计时。接收时钟频率锁定锁定在接收的时钟频率()上，并将数据接收到同步时钟(同步)上。内部同步方法是接收方从接收的数据信息波形本身提取同步的方法。同步通信协议分为字符定向和位定向。同步通信时，字符数据不允许有间隙。线路空闲或没有要发送的字符时，可以发送收发、发送双方商定的同步字符。同步通信传输效率高，适合快速传输大量数据。同步网络协议概述如上所述，同步通信协议可以分为两个茄子类别。面向字符的同步网络协议面向位的同步网

7、络协议，*面向字符的同步网络协议BSC的帧格式牙齿协议作为由多个字符组成的一个信息块一起发送。信息块称为框架。使用特殊定义的字符区分帧的开始、结束和分隔，并控制整个信息更换过程。牙齿协议的通用帧格式如图8.21所示。特别定义的字符SYN是同步字符，每个帧开始几个SYN牙齿。接收端1，Synsoh标题STX数据块ETB或ETX块验证，SOH(Start of Header)表示标题的开始，称为序数。标题可以包含源地址、目标地址和路由指示符等信息。文本开始(STX)(称为文本开始字符)表示数据正文传输的开始。数据块是传输主体的内容。传输块(ETB)称为组终结器文本(ETX)，这称为文本终结器。ET

8、B的正文很长，必须分为多个数据块。如果在徐璐的其他帧中传递，则在最后一个数据块之后使用，所有其馀数据块都使用ETB。块校验和是通过检查从SOH到ETX(或ETB)生成的检查代码。可以用奇偶校验或CRC确认。除了上面提到的特殊字符外，还有其他字符充当通信控制。请参阅下表。面向字符的同步通信协议与异步通信协议相比，不需要在每个字符的前后添加开始位和停止位，从而大大提高了传输效率。尤其是在传输长数据时。由于牙齿协议与特定的字符编码集有密切的关系，所以对兼容性不利，实现也很麻烦，为了克服这一缺点，我们创建了面向位的同步通信协议。*面向位的同步网络协议面向位的同步通信协议也称为面向位的同步通信协议，主要

9、有SDLC、HDLC和ADCCP等几种。这些协议大同小异，在一帧中传输的数据位不必是字符的整数倍。可以是任何长度的位，只要不超过规定的数据位的总长度。此外，您不需要使用特定的定义文字。而是使用指定的位模式来分隔帧的开始、结束和定义控制信息，因此称为面向位的同步通信协议。这些协议中最有名、最常用的协议是高级数据链路控制协议HDLC和同步数据链路控制协议SDLC，它们具有几乎相同的帧格式。，*高级数据链路控制协议HDLC 1，HDLC的帧格式HDLC使用帧作为链路上信息传输的基本单元，帧格式的内容包括5个部分，如图8.23所示。标志字段F HDLC以帧为单位发送，每个帧以标志字符开始，以相同字符结

10、束。牙齿徽标字符使用唯一的8位系列0111111110。地址字段A是标志字段后的8位地址，表示辅助工作站的地址。对于命令帧，它用作接收帧的辅助工作站地址。对于响应帧，用于响应的辅助工作站地址，辅助工作站通常是单个工作站。发送到广播时，辅助站是军事站，地址段为11111111111时，用广播地址表示。地址字段可以扩展到16位，以扩展寻址范围。SDLC协议与HDLC协议的区别在于地址字段为16位。控制字段C地址字段后面是控制字段。共8位，表示命令和响应的类别和功能。HDLC中的帧分为三个茄子类别，由字段的前两位数分隔。第一个0表示信息帧I，第一个1表示没有监视帧S或编号的帧U。s帧和U帧的区别在于

11、，根据图8.23(b)中所示的第二比特，第二比特是监视帧，第二比特是未编号的帧。控制场也可以扩展到16位，但是默认格式保持不变，只有N(S)和N(R)从3位扩展到7位。控制场的P/F(轮询/最终)位是询问/终止位，如果主工作站是探测位，P为1，则辅助工作站需要响应。次要工作站表示最后一帧位，F=1表示次要工作站响应的最后一帧，预测传输结束。信息章I信息章包含要传输的数据，长度是任意的。在三种茄子类型的帧中，只有信息帧包含信息字段。实际应用受网站缓冲区容量限制和链路错误特性的限制，通常提供最大长度。帧验证字段FCS帧验证字段用于错误验证，通常使用16位CRC验证。验证范围是地址段中的信息段、标志

12、字段和自动插入，“0”位不参与CRC验证。2，“0”位插入和删除技术0111111110以标志字节形式出现在帧格式的开头和结尾，如果信息字段或其他字段中也存在此类字符，则无法区分。要确保标志字节的唯一性，请使用“0”位插入和删除技术，以避免与其他字段中的信息混淆。发送方发送除标志字符以外的所有信息(包括地址字段、控制字段和验证字段)时，每牙齿连续5个二进制“1”，就会自动插入“0”牙齿。如果接收方在接收数据时连续接收五个二进制“1”(标志字段除外)，则自动删除其后的“0”以恢复信息的原始格式。示例2: CPU输出数据7F3A，并以HDLC帧格式创建发送和接收进程。解决方法：转移过程如下：7f3

13、a=0111111111110111111111011011011011011011011011011011010发射器为“0”3，HDLC网络拓扑HDLC通信网络均由一个主站和一个或多个次站组成，其连接的网络拓扑形式为星形、总线形状和环形，如图所示在图中，AS工作站是主工作站，其主要功能包括发送命令(包括数据信息)帧、接收响应帧和控制整个链路。剩下的是辅助站。主要功能是接收主工作站发送的命令帧，向主工作站发送响应帧，并与主工作站一起参与链路控制，如错误检查后恢复。2，串行通信资料传输方法，1 .在串行通信过程中，两个设备之间连接的数据路径有三种茄子方法。1、单操作(simplex)连接的这种

14、连接只能在一个方向上传输数据。2，半双工连接可以在两个设备A、B之间交替进行双向数据传输，但不能同时发送或接收。3，池双工可以在两个设备a和b之间同时进行数据传输。，图8.8串行通信连接、信号调制和曹征串行数据在传输传输线和标准串行数据时通常使用幅度调制(AM)、FM (FM)和PM (PM)传输数字信息。振幅调制是表示称为传记号(mark)的逻辑“1”的水平或电流。用另一个扁平或电流表示逻辑“0”的称为空编号。在传输线上显示的mark/space串行端口，具有mark/space格式的四个常用茄子标准(TTL标准、RS-232标准、20毫安电流环标准、60毫安电流环标准)。TTL标准：表示逻

15、辑“1”的5V级别；以0V级别表示逻辑“0”。此处使用正逻辑。RS-232标准：将逻辑“1”显示为-5V -15V之间的任意级别。将逻辑“0”表示为5V 15V级别，这里使用了负逻辑。20mA电流环标准。电路具有表示逻辑1的20mA电流，没有表示逻辑0的20mA电流。60mA电流环标准。电路具有表示逻辑1的60mA电流，没有表示逻辑0的60mA电流。频率调制式频率调制方法是两种茄子频率，二进制分别表示逻辑1和逻辑0，通常使用曼彻斯特编码的标准和堪萨斯城标准。曼彻斯特编码标准，图8.3所示的数据格式。牙齿标准既有表示二进制数的0和1的平面变化，又有频率变化。从画中可以看出。每当出现新的二进制位，

16、就会有平面跳跃。如果牙齿位是逻辑1，则中间有水平跳跃。逻辑0仅跳跃位边。因此，逻辑1的频率比逻辑0的频率大两倍。曼彻斯特编码标准通常用于两个电脑之间的并发通信。堪萨斯城标准，如图8.4所示的数据格式。频率为1200Hz的四个周期表示逻辑0。以8个频率为2400Hz的周期表示逻辑1。2，图8.5所示，局域网内常用的数字编码技术有三种局域网内常用的数字信号编码。NRZ编码NRZ编码也称为非0牙齿编码，正电压表示“1”，负电压表示“0”，在一码时间内，电压不需要恢复为0。其特点是全宽码，即一码占一单位脉冲的宽度。曼彻斯特编码是曼彻斯特编码，每个二进制位(码)中间都有电压跳跃。电压的正向跳跃表示“0”，电压的负向跳跃表示“1”。由于跳跃发生在每个代码元素的中间位置(伴奏器)，因此可以在接收器中轻松充当同步时钟，因此这种曼彻斯特编码也称为自同步曼彻斯特编码。目前使用最广泛的局域网以太网在资料传输时使用牙齿数字编码。差分曼彻斯特编码牙齿编码是曼彻斯特编码的修正形式。区别在于每个位的开头是否有表示“0”和“1”的跳转，如果有跳转，则为“0”，如果没有跳转，则为“1”。每个位的中间跳跃也是自同步代码，因为它仅用作同