串行通信及接口芯片

信号的调制与解调
数据通信传输的是数字信号，要求传送线的频带很宽，若传输带宽很 窄，直接传输数字信号，信号就要发生畸变。 因此，需用调制器将数字信 号转换成模拟信号 — 传输— 再用解调器将其转换成数字信号。
基带信号 带宽无限
经窄带信道传 输后的信号
FSK调制成 窄带信号
(边缘畸变严重时难以辩识)
WWWWWWWWWWW WW 用载波信号的不同频率代表‘1’和‘0’
串行通信及接口芯片
TxD
串行接口原理
UART中设立的各种出错标志 奇偶错误（Parity error）
字符的“1”的个数
帧错误（Frame error）
如缺少停止位等
溢出（丢失）错误（Overrun error）
接收/发送缓存数据丢失
串行通信及接口芯片
10.2 可编程USART通信接 口芯片8251A
串行通信及接口芯片
基本概念
数据传送的方向 数据传输的速率 数据传输的定时 信号的调制与解调 通信数据格式 通信数据校验
串行通信及接口Hale Waihona Puke Baidu片
数据传送的方向
1.单工(Simplex) 2.半双工(Half duplex) 3.全双工(Duplex)
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传输速率
波特率
单位时间传送的位数 单位bps
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2. 循环冗余校验CRC
以数据块(帧, Frame)为单位进行校验 编码思想：将数据块构成的位串看成是系数为0或1的多项 式
✓ 如110001，可表示成多项式 x5 + x4 + 1 数据块构成的多项式除以另一个多项式G(x)，得到的余数 多项式 R(x)就称为CRC码，而G(x)则称为生成多项式。
~~ ~~
同步字符 同步字符 数据 数据
数据 校验码 校验码
同步字符的格式和个数根据需要而定。 在同步方式中，接收器接收数据时，首先搜索同步字符，
在得到同步字符后，才开始装配数据。
串行通信及接口芯片
异步串行通信与同步串行通信的对比
异步串行通信
同步串行通信
双方使用各自的时钟
双方使用同一时钟
一帧以字符为单位 以数据块为单位(长度可变)
波特率因子K
每BIT占用的时钟周期数 K=接接收或发送时钟频率/比特率, 可取1、16、
32、64
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数据传输的定时
同步
增加时钟信号
常用于并行通信接口
数据同步编码 以数据帧为传输单位
增加同步字符
异步
以数据字符为传输单位
每个字符中包含同步信息
串行通信及接口芯片
例1：一个异步串行发送器，发送具有8位数据位的字符，在 系统中使用一个奇偶校验位和两个停止位。若每秒发送100个 字符，则其波特率为多少 ？
MODEM DCE
计算机 或终端
串行 接口
DTE
DTE- Data Terminal Equipment，常常是计算机. DCE- Data Communication Equipment，常常是MODEM，也可以是计
算机. 串行接口 – 主要是8251A、16550、8250等， 连接DTE和DCE。
Receive Data Ready
接 收 移位 寄 存器
RDR 接 收 数 据 缓 冲 器
DB7 ~ DB0
INT
RESET WE RD CS
PE OE FE 控制 电路
奇偶错 溢出错 帧格式错
RxD
RxC TxC
TBE 发 送 数 据 缓 冲 器
Transmit Buf Empty
发 送 移位 寄 存器
起始位 1位
数据位 5、6、7、8位不等 校验位
1位
一个帧结构
0 0/1 0/1 低位
0/1 高位
11
停止位 1、1.5、2 位不等
串行通信及接口芯片
2. 同步串行通信
在同步传输中，把字符顺序地连接起来，组成一个数据块，这 样的数据块称为一个记录。
每个记录的传输时间相同（时间片）。
在记录的开始加同步字符，在记录的末尾加出错校验字符，形 成同步帧。
第10章 串行通信及接口芯片8251A
10.1 串行通信的基本概念 10.2 可编程串行通信接口芯片8251A 10.3 RS-232C串行接口和8251A 10.4 串行同步数据通信协议
串行通信及接口芯片
计算机
串行 接口 DTE
10.1 串行通信的基本概念
MODEM 信道（传输线路） DCE
串行数据通信系统模型
串行通信及接口芯片
三种调制方式
根据载波 Asin(t + ) 的三个参数：幅度、频率、相位，产生
常用的三种调制技术： – 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)
格式 起始位
数据位
校验位
一个字符
0 0/1 0/1
0/1 1 1 停止位
100*（1+8+1+2）=1200 bps
例2：一个异步串行发送器，发送具有7位数据位的字符,传送波 特率为1800，字符格式为：1个奇偶校验位，1个停止位，问，十 秒钟内传送了多少个字符?
10 * 1800/(1+7+1+1) = 1800 串行通信及接口芯片
•ASK (又称为调幅) 用载波信号的不同幅度代表‘1’和‘0’
•FSK (又称为调频) 用载波信号的不同频率代表‘1’和‘0’
•PSK (又称为调相) 用载波信号的相位变化代表‘1’和‘0’(有变化为’1’)
串行通信及接口芯片
串行通信数据格式
1. 异步串行通信
在发送一个字符时，包含一个起始位，若干数据位，一个奇偶校验位， 几个停止位。
串行通信及接口芯片
串行接口的例子
UART
Universal Asynchronous Receiver/Transmitter 异步收发器
功能
接收异步串行输入码并将其转换为并行码 并将CPU的并行码转换为串行码输出
串行通信及接口芯片
串行接口原理
外部时钟和接收数据的同步
串行通信及接口芯片
串行接口原理
传输效率低
效率高，速度快
应用于传输速率不高时， 应用于大批量，高速率数
简单，应用较广
据通信场合
串行通信及接口芯片
串行通信的校验方法
奇偶校验、循环冗余校验（CRC）
1. 奇偶校验
• 这种校验方法主要用于对一个字符的传送过程进行校验 • 奇偶校验可以检查出一个字节中发生的单个错误 • 奇偶校验不能自动纠错，发现错误后需“重传”