微机第十章

数字信号 10 10 10 10 计算机 MODEM
模拟信号 1 0 1 0
数字信号
MODEM
CRT
图 调制电话线
什么叫调制? 1. 什么叫调制? 所调调制就是进行波形变换。或者说进行频谱变换， 所调调制就是进行波形变换。或者说进行频谱变换， 就是将基带数字信号的频谱变换成适合于在模拟信道中传 输的频谱。 输的频谱。 2. 作用 调制器(Modulator)是一个波形变换器 是一个波形变换器， 调制器(Modulator)是一个波形变换器，它将基带数字的 波形变换成适合于模拟信道传输的波形。 波形变换成适合于模拟信道传输的波形。 解调器是一个波形识别器， 解调器是一个波形识别器，将模拟信号恢复成原来的数 字信号。 字信号。
同步字符1 同步字符 同步字符2 同步字符 数据字符
同步通信数据格式
SYN字符 字符1 字符
SYN字符 字符2 字符 数 据
2、异步方式 、
不发送数据时，数据信号线为高电平，处于空闲状态， 不发送数据时，数据信号线为高电平，处于空闲状态，或称 MARK状态。 状态。 状态 有数据发送时，数据线为低电平并保持一段时间，作为起始位， 有数据发送时，数据线为低电平并保持一段时间，作为起始位， 然后依次发送每一位数据，最后再加上寄偶校验位， 然后依次发送每一位数据，最后再加上寄偶校验位，再加上停止 位，（1、1或2位） ，（ 、 或 位
2、与外设的连接信号 、
接收： 数据接口准备好接收数据、 接收：/DTR 数据接口准备好接收数据、 /DSR 数据装置准备、/RXC、 RXD数据线。 数据装置准备、 数据线。 、 数据线 发送： 清除发送信号， 发送：/RTS 请求发送 ， /CTS 清除发送信号， /TXC TXD 数据线
DB
数据发送缓冲器
工作过程 CPU执行输出指令， 执行输出指令， 执行输出指令 并行数据→发送缓冲器 发送缓冲器。 并行数据 发送缓冲器。 发送缓冲器→发送移 发送缓冲器 发送移 位寄存器， 位寄存器，向CPU提 提 出中断申请 （TxRDY=1）。 ）。 内部产生起始、 内部产生起始、奇偶 检验、停止位， 检验、停止位，按约 定的波特率从TxD输 定的波特率从 输 出。 当数据全部输出结束， 当数据全部输出结束， 在TXD发出连续低电 发出连续低电 平(TxE=1)。 。
二、8251A的发送和接收 的发送和接收
1、异步接收方式 、 8251A在准备接收字符时，检测 在准备接收字符时， 上的信号。 在准备接收字符时 检测RXD上的信号。 上的信号
作用：接收器接收 作用：接收器接收RxD上的串行数据并按规定的格式转换 上的串行数据并按规定的格式转换 为并行数据，存放在接收数据缓冲器中。（ 。（通过移位寄存 为并行数据，存放在接收数据缓冲器中。（通过移位寄存 串入并出） 器，串入并出） 工作过程：（异步方式） 工作过程：（异步方式）当8251允许接收并准备好接收数据 ：（异步方式 允许接收并准备好接收数据 监测RxD端，当检测到起始位（低电平）后，使用 倍 使用16倍 时，监测 端 当检测到起始位（低电平） 率的内部CLK，连续检测 个0确认。然后按波特率移位、检 确认。 率的内部 ，连续检测8个 确认 然后按波特率移位、 测RXD，直至停止位。内部删除起始、奇偶、停止位接收缓 ，直至停止位。内部删除起始、奇偶、 冲寄存器后， 为高， 提出中断申请。 冲寄存器后，使RxRDY为高，向CPU提出中断申请。 为高 提出中断申请
二、数据传送的方式
串行通信时，数据在两个站（或设备） 与 之间 串行通信时，数据在两个站（或设备）A与B之间 传送，按传送方向可分为单工、半双工和全双工等三种 传送，按传送方向可分为单工、 不同的方式。 不同的方式。
P357图10-1 图
①单工
发送 TXD RXD 接收
单线通信 单向数据流
②半双工 单线通信
发 送 接 收 TXD / RXD 接 收 发 送
双向数据流， 双向数据流，某 时刻只有一个方 向的数据流
③全双工 双线通信
发送 TXD RXD RXD TXD
接收
发送
接收
各线单向， 各线单向，双向 数据流（ 数据流（电话工作 方式） 方式）
三、串行通信的两种基本方式
1、同步方式 、 没有数据发送时，填上空字符（ 没有数据发送时，填上空字符（或称传输线处于 MARK状态，空闲状态） 状态，空闲状态） 状态 有数据发送时，先发一个或二个特殊字符 有数据发送时， （同步字符），再发送数据，每组信息称为信 同步字符），再发送数据， ），再发送数据 息帧。 息帧。
奇偶校验 并去掉停 止位
采样数据 送入移位 寄存器
每一次传输时 间对RXD进行 间对 进行 一次采样
2、异步发送 、
当程序置TXEN（允许发送信号）后，而此时/CTS(外设对 （允许发送信号） 当程序置 而此时 外设对 CPU请求发送的相应信号 位有效，便开始发送，发送应为每个 请求发送的相应信号)位有效 便开始发送， 请求发送的相应信号 位有效， 字符加上起始位，并根据编程要求加上寄偶校验码和停止位。 字符加上起始位，并根据编程要求加上寄偶校验码和停止位。
状态缓冲器、接收数据缓冲器、数据 命 状态缓冲器、接收数据缓冲器、数据/命 令缓冲器 发送 缓冲器
DB
TxD
RESET CLK RD WR C/D CS DSR DTR CTS RTS
读/写 逻辑
发送 控制 电路
TxRDY TxE TxC
接收 缓冲器
调制解 调控制 电路
RxD
接收 控制 电路
RxRDY RxC SYNDET
第十章
一、 概述
串行接口及其应用
§10.1 串行通信的几个问题
串行通信数据按一定格式编码，在单根线上按 位接 串行通信数据按一定格式编码，在单根线上按1位接 1位地传送，而接收端 位接 位地接收，再拼成一个数据 位地传送， 位接1位地接收 位地传送 而接收端1位接 位地接收， 或字符）送有关设备或CPU。 （或字符）送有关设备或 。
AM
FM
f1 f2
0度 PM
180度
4、信息的检错与纠错
串行数据在传输过程中，由于干扰而引起误码是 串行数据在传输过程中， 难免的，这直接影响通信系统的可靠性， 难免的，这直接影响通信系统的可靠性，对通信中的 检/纠错能力是衡量一个通信系统的重要内容。 纠错能力是衡量一个通信系统的重要内容。 纠错能力是衡量一个通信系统的重要内容 检错：如何发现传输中的错误，称为检错。 检错：如何发现传输中的错误，称为检错。 纠错：如何消除错误，称为纠错。 纠错：如何消除错误，称为纠错。
4、同步发送 、
TXEN和/CTS有效后，开始发送。先送 个（或2个）同步字 和 有效后， 有效后 开始发送。先送1个 个 符后，再发送数据块。 符后，再发送数据块。
三、8251A的对外信号 的对外信号
1、与系统的连接信号 、
数据线D0--D7、/CS（用地址和 、 来产生）、 数据线 （用地址和M/IO来产生）、 来产生）、/RD、 、 /WR、C/D（C/D=0，数据；C/D=1，控制 状态口）RESET接系 、 状态口） （ ，数据； ，控制/状态口 接系 统复位电路。对于接收还有RXRDY, 对于发送还有 对于发送还有TXRDY和 统复位电路。对于接收还有 和 TXE。SYNDET同步检测信号。 同步检测信号。 。 同步检测信号
异 或 门 0
内部 CLK ÷
波 特 率 TXD SOUT
停止位 1
奇偶位
发送移位寄存器
起始位
3、同步接收方式 、
内同步：监测 线上出现1个数据位时 内同步：监测RXD线，每当 线 每当RXD线上出现 个数据位时，把 线上出现 个数据位时， 它接收并移位寄存器，然后与同步字符进行比较，若不同， 它接收并移位寄存器，然后与同步字符进行比较，若不同，接 收下一位数据，当相同时， 为高电平。 收下一位数据，当相同时，SYNDET为高电平。 为高电平 外同步： 端外加一高电平， 外同步：当SYNDET端外加一高电平， 端外加一高电平 8251A停止搜索同步字符，只要高电平维持一个时钟周期， 停止搜索同步字符，只要高电平维持一个时钟周期， 停止搜索同步字符 8251A便认为同步。 便认为同步。 便认为同步
五、串行接口芯片UART和USART 串行接口芯片 和
UART：异步收发器（如个人计算机中用 ：异步收发器（如个人计算机中用INS8250）， ）， 仅用于异步通信方式。 仅用于异步通信方式。 P359 图10-4 USART：通用同步异步收发器，既可以工作于异步 ：通用同步异步收发器， 工作方式，也可以工作于同步工作方式。 工作方式，也可以工作于同步工作方式。如 Intel 8251A
停止位 1 检测 RxD 内部 CLK ÷ 波 特 率 异 或 门
奇偶位
接收移位寄存器
接收缓冲寄存器
奇偶检验结果
DB
16T 启动位 DATA
CLOCK 16T 启动检测 确定已检测到 启动位 采样数据检测
RXD=0 ？
计数器 计数
计数器=半 ？ 位传输时间
？
RXD=0 ?
发 出 RXRDY
变成并行 数据送输 机的通信是要求传送数字信号， 计算机的通信是要求传送数字信号，而在进行远程数据通 信时，线路往往是借用现有的公用电话网，但是， 信时，线路往往是借用现有的公用电话网，但是，电话网是为 音频模拟信号的设计的。一般为300 3400Hz， 300～ 音频模拟信号的设计的。一般为300～3400Hz，不适合于数据 信号。 信号。 因此需要对二进制信号进行调制， 因此需要对二进制信号进行调制，以适合在电话网上传输 相应的音频信号，在接收时，需要进行解调，还原成数字信号。 相应的音频信号，在接收时，需要进行解调，还原成数字信号。
例如奇偶校验检错、方阵码检错、 例如奇偶校验检错、方阵码检错、循环冗余码 （CRC）检错等 ）