串行通讯的基本概念

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串行通信实验报告

串行通信实验报告

串行通信实验报告串行通信实验报告引言:串行通信是一种数据传输方式,通过将数据一位一位地传输,相比并行通信具有更高的传输效率和更少的硬件成本。

本实验旨在通过搭建串行通信系统,了解串行通信的原理和应用,并探究不同参数对传输效果的影响。

一、实验目的本实验旨在:1. 了解串行通信的原理和基本概念;2. 掌握串行通信的实验搭建方法;3. 分析不同参数对串行通信传输效果的影响。

二、实验原理串行通信是一种将数据一位一位地传输的通信方式。

在串行通信中,数据以二进制形式传输,每一位的传输时间相等。

常见的串行通信方式有同步串行通信和异步串行通信。

同步串行通信中,发送端和接收端的时钟信号同步,以确保数据的准确传输。

发送端将数据按照一定的帧格式发送,接收端通过时钟信号进行同步,按照相同的帧格式接收数据。

异步串行通信中,发送端和接收端的时钟信号不同步,通过起始位和停止位来标识数据的开始和结束。

发送端在每个数据帧前加上一个起始位,接收端通过检测起始位来判断数据的开始。

三、实验步骤1. 搭建串行通信系统:将发送端和接收端连接,通过串口线进行数据传输。

2. 设置串行通信参数:根据实验要求,设置波特率、数据位、停止位等参数。

3. 编写发送端程序:通过编程语言编写发送端程序,实现数据的发送。

4. 编写接收端程序:通过编程语言编写接收端程序,实现数据的接收和显示。

5. 调试和测试:进行通信测试,观察数据的传输效果,记录实验结果。

四、实验结果与分析在实验中,我们通过设置不同的串行通信参数进行测试,观察数据的传输效果。

实验结果显示,在较低的波特率下,数据传输速度较慢,但传输稳定性较高;而在较高的波特率下,数据传输速度较快,但传输稳定性较差。

此外,我们还测试了不同数据位和停止位对传输效果的影响。

结果显示,增加数据位可以提高数据的传输精度,但也会增加传输的时间和成本。

增加停止位可以增加数据的传输稳定性,但也会降低传输速度。

五、实验总结通过本次实验,我们深入了解了串行通信的原理和应用,并通过实验搭建了串行通信系统。

第二章 串行通讯

第二章 串行通讯
第24页 2012年6月11日星期一
第2章 串行通讯
RS-422A与RS-232C不 兼容,双端平衡输出驱动, 双端差分接收,从而使其抑 制共模干扰的能力更强,传 输速率和传输距离比RS- 423A更进一步。 RS-423A与RS-422A带 负载能力较强,一个发送器 可以带动10个接收器同时 接收。RS-423A与RS- 422A的电路连接分别如图 5-8(a),(b)所示。
第10页 2012年6月11日星期一
第2章 串行通讯 1.总线描述
RS-232C标准定义了数据通信设备(DCE)与数据终 端设备(DTE)之间进行串行数据传输的接口信息,规 定了接口的电气信号和接插件的机械要求。RS— 232C对信号开关电平规定如下(负载3~7kΩ): 驱动器的输出电平为: 接收器的输入检测电平为: 逻辑“0”:+5~+15V 逻辑“0”:>+3V 逻辑“1”:-5~-15V 逻辑“1”:<-3V RS-232C采用负逻辑,噪声容限可达到2V。
第23页 2012年6月11日星期一
第2章 串行通讯
针对以上不足,EIA于1977年制定了新标准(RS—449), 目的在于支持较高的传输速率和较远的传输距离。 RS-449标准定义了RS-232C所没有的10种电路功 能,规定了37脚的连接器标准。RS-422A和RS- 423A实际上只是RS-449标准的子集。 RS-423A与RS-232C兼容,单端输出驱动,双端差分 接收。正信号逻辑电平为+200mV~+6V,负信号逻 辑电平为-200mV~-6V。差分接收提高了总线的抗 干扰能力,从而在传输速率和传输距离上都优于RS- 232C。
第4页
2012年6月11日星期一
第2章 串行通讯

通讯接口概念

通讯接口概念

通信接口协议综述(收集多处资料集合原创,综合232、422、485、USB及网络通讯等)在现场数据采集和数据传输中大量采用接口方式,监控系统涉及较多的是串行通信接口和网络接口。

一、串行通信协议计算机与外设或计算机之间的通信通常有两种方式:并行通信和串行通信。

并行通信指数据的各位同时传送。

并行方式传输数据速度快,但占用的通信线多,传输数据的可靠性随距离的增加而下降,只适用于近距离的数据传送。

串行通信是指在单根数据线上将数据一位一位地依次传送。

发送过程中,每发送完一个数据,再发送第二个,依此类推。

接受数据时,每次从单根数据线上一位一位地依次接受,再把它们拼成一个完整的数据。

在远距离数据通信中,一般采用串行通信方式,它具有占用通信线少、成本低等优点。

1、串行通信的基本概念(1)同步和异步通信方式串行通信有两种最基本的通信方式:同步串行通信方式和异步串行通信方式。

同步串行通信方式是指在相同的数据传送速率下,发送端和接受端的通信频率保持严格同步。

由于不需要使用起始位和停止位,可以提高数据的传输速率,但发送器和接受器的成本较高。

异步串行通信是指发送端和接受端在相同的波特率下不需要严格地同步,允许有相对的时间时延,即收、发两端的频率偏差在10%以内,就能保证正确实现通信。

异步通信在不发送数据时,数据信号线上总是呈现高电平状态,称为空闲状态(又称MARK 状态)。

当有数据发送时,信号线变成低电平,并持续一位的时间,用于表示发送字符的开始,该位称为起始位,也称SPACE状态。

起始位之后,在信号线上依次出现待发送的每一位字符数据,并且按照先低位后高位的顺序逐位发送。

采用不同的字符编码方案,待发送的每个字符的位数不同,在5、6、7或8位之间选择。

数据位的后面可以加上一位奇偶校验位,也可以不加,由编程指定。

最后传送的是停止位,一般选择1位、1.5位或2位。

(2)数据传送方式①单工方式。

单工方式采用一根数据传输线,只允许数据按照固定的方向传送。

串口通信基础知识

串口通信基础知识
Confidential
RS-232 连接类型 II
RS-232 信号
DTE 信号 TxD RxD RTS CTS DTR DSR DCD GND 接线 DCE 信号 RxD TxD CTS RTS DSR DTR DCD GND
典型应用: PC + 直连电缆 + Modem DCE 设备上的DCD信号一般用作输出信号
优点 缺点
Confidential
RS-422 & RS-485接线
RS-422可支持10个节点,RS-485可支持32 个节点 拓扑一般采用总线型结构,不支持环形或星形 网络 在构建网络时应注意以下几点: 1、采用双绞线作总线,将各个节点串接起来
如下的连接方式: a,b,c 为错误连接;d,e,f为正确连接方式. 2、注意总线阻抗匹配,否则就会发生信号的反射
RS-422 拓扑结构 I
点对点
Tx+(B) Tx-(A) Rx+(B) Moxa CI-134 Rx-(A)
Rx+(B) Rx-(A) Tx+(B) Tx-(A) PLC
Confidential
RS-485 信号
RS-422的增强方式 与 RS-422兼容
接线
• 点对点 • 2 线半双工,菊链式连接 • 4 线全双工,菊链式连接
Confidential
RS-422 vs. RS-485
RS-422
传输类型 连接类型 数据流控 可连接设备数 全双工 点对点 无 32节点 4-线RS-485 全双工 多站 RTS控制或 ADDC控制 32节点 2-线RS-485 半双工 多站
RTS控制或 ADDC 控制
32节点
Confidential

串行通讯的实验报告

串行通讯的实验报告

一、实验目的1. 理解串行通讯的基本原理和通信方式。

2. 掌握串行通讯的硬件设备和软件实现方法。

3. 学会使用串行通讯进行数据传输。

4. 通过实验,提高动手能力和分析问题、解决问题的能力。

二、实验原理串行通讯是指用一条数据传输线将数据一位一位地按顺序传送的通信方式。

与并行通讯相比,串行通讯具有线路简单、成本低等优点。

串行通讯的基本原理如下:1. 异步串行通讯:每个字符独立发送,字符间有时间间隔,不需要同步信号。

每个字符由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。

2. 同步串行通讯:数据块作为一个整体发送,需要同步信号。

同步串行通讯分为两种方式:面向字符方式和面向比特方式。

三、实验设备1. 计算机:一台2. 串行通讯设备:串行数据线、串行接口卡、串口调试助手等3. 单片机实验平台:一台4. 数码管显示模块:一个四、实验内容1. 异步串行通讯实验(1)硬件连接:将计算机的串口与单片机实验平台的串行接口连接。

(2)软件设计:编写程序,实现单片机向计算机发送数据,计算机接收数据并显示在屏幕上。

(3)实验步骤:a. 设置串行通信参数:波特率、数据位、停止位、奇偶校验位等。

b. 编写发送程序,实现单片机向计算机发送数据。

c. 编写接收程序,实现计算机接收数据并显示在屏幕上。

2. 同步串行通讯实验(1)硬件连接:与异步串行通讯实验相同。

(2)软件设计:编写程序,实现单片机向计算机发送数据块,计算机接收数据块并显示在屏幕上。

(3)实验步骤:a. 设置串行通信参数:波特率、数据位、停止位、奇偶校验位等。

b. 编写发送程序,实现单片机向计算机发送数据块。

c. 编写接收程序,实现计算机接收数据块并显示在屏幕上。

3. 双机通讯实验(1)硬件连接:将两台单片机实验平台通过串行数据线连接。

(2)软件设计:编写程序,实现两台单片机之间相互发送和接收数据。

(3)实验步骤:a. 设置串行通信参数:波特率、数据位、停止位、奇偶校验位等。

串行通信与并行通信的区别

串行通信与并行通信的区别

串⾏通信与并⾏通信的区别
⼀、基本概念
串⾏通信:⼀条信息的各位数据被按逐位按顺序传送。

并⾏通信:⼀条信息的数据可以按照多位传送,有更多的信号地线。

⼆、特点
串⾏通讯:两个设备之间通过⼀对信号线进⾏通讯,其中⼀根为信号线,另外⼀根为信号地线,信号电流通过信号线到达⽬标设备,再经过信号地线返回,构成⼀个信号回路。

并⾏通讯通常可以⼀次传送8bit、16bit、32bit甚⾄更⾼的位数,相应地就需要8根、16根、32根信号线,同时需要加⼊更多的信号地线。

通过串⾏通讯与并⾏通讯的对⽐,可以看出:串⾏通讯很简单,但是相对速度低;并⾏通讯⽐较复杂,但是相对速度⾼。

更重要的是,串⾏线路仅使⽤⼀对信号线,线路成本低并且抗⼲扰能⼒强,因此可以⽤在长距离通讯上;⽽并⾏线路使⽤多对信号线(还不包括额外的控制线路),线路成本⾼并且抗⼲扰能⼒差,因此对通讯距离有⾮常严格的限制。

串行通讯数据传送的基本过程

串行通讯数据传送的基本过程

串行通讯数据传送的基本过程随着科技的不断发展,数据通讯成为了现代社会中不可或缺的一部分。

在数据通讯中,串行通讯是一种常见的传输方式。

本文将介绍串行通讯数据传送的基本过程,以帮助读者更好地理解和应用串行通讯。

一、串行通讯概述串行通讯是指将数据按位逐位地传输,相邻的数据位之间通过一条信号线进行连接。

与之相对的是并行通讯,它是将数据按字节或字等单位一次性传输。

串行通讯相对于并行通讯具有成本低、线路简单等优点,因此在很多场景下得到了广泛应用。

二、串行通讯的基本过程1. 数据的编码与解码在串行通讯中,发送端将要传输的数据进行编码,以便在传输过程中能够正确地识别出每个位的取值。

常见的编码方式有ASCII码、UTF-8等。

接收端在接收数据时需要对数据进行解码,将其转化为可读的格式。

2. 数据的起始位和停止位为了标识出数据的开始和结束,串行通讯中通常会在每个数据字节的前后添加起始位和停止位。

起始位通常为逻辑低电平,停止位通常为逻辑高电平。

这样,接收端在接收数据时可以通过检测起始位和停止位来确定数据的边界。

3. 数据的传输顺序串行通讯的数据传输是按顺序逐位进行的。

发送端将数据从最高位开始逐位发送,接收端也是从最高位开始逐位接收。

这样可以保证数据的正确传输顺序,避免数据错位。

4. 数据的同步与异步传输串行通讯中有两种主要的传输方式:同步传输和异步传输。

同步传输是指发送端和接收端在传输过程中通过某种同步信号进行同步,以保证数据的正确传输。

常见的同步传输方式有SPI、I2C等。

异步传输则是通过起始位和停止位来进行同步,不需要额外的同步信号。

常见的异步传输方式有UART。

5. 数据的差错检测与纠正在数据传输过程中,由于各种原因(如信号干扰、噪声等),可能会导致数据出现错误。

为了保证数据的可靠性,串行通讯中通常会采用差错检测与纠正的方法。

常见的差错检测与纠正技术有奇偶校验、循环冗余校验(CRC)等。

6. 数据的重传机制当数据传输过程中发生错误时,串行通讯中通常会采用重传机制来保证数据的正确传输。

第8章--G语言实用编程技术

第8章--G语言实用编程技术

9.2.7 对GPIB仪器进行读写操作应用
<例〉使用GPIB模块与GPIB仪器通讯
第十一页,编辑于星期日:五点 五十七分。
9.3 VISA编程
9.3.1 什么是VISA?
• VISA是虚拟仪器软件结构的简称
(Virtual Instrument Software Architecture) • VISA是I/O接口(计算机与仪器之间的标准软件通信接
9.3.3 VISA 的基本概念
默认资源管理器
查找资源 打开会话通道
消息基 读 写
寄存器基 输入 输出
属性 事件

等待

安装
VISA API的内部结构
第十四页,编辑于星期日:五点 五十七分。
搜索系统资源
COMl 串口的描述符是 ASRL1::INSTR
第十五页,编辑于星期日:五点 五十七分。
• 资源与会话通道
第9章 仪器控制
第一页,编辑于星期日:五点 五十七分。
内容提要
• 串行通讯的基本概念 • GPIB接口概念 • 应用GPIB接口模块对GPIB仪器
进行编程控制 • VISA的基本概念,应用VISA模块
对各种仪器进行编程控制
第二页,编辑于星期日:五点 五十七分。
9.1 串行通讯
1.串行通讯基本概念 软件协议; LabVIEW握手方式; 简单三线式硬件连接;
命令,接收各器件传送来的测量数据和状态数据 等 • 讲者:发送器件消息
• 听者:接收讲者发来的器件消息
第六页,编辑于星期日:五点 五十七分。
9.2.3 总线构成
• 8条双向数据线 传送多线接口消息和多线器件消息
• 3条数据传输控制线 (握手线) 传送联络消息

串行通讯简单认识(单工、半双工和全双工的定义)

串行通讯简单认识(单工、半双工和全双工的定义)

串行通讯简单认识单工、半双工和全双工的定义串行通讯的基本概念:与外界的信息交换称为通讯。

基本的通讯方式有并行通讯和串行通讯两种。

一条信息的各位数据被同时传送的通讯方式称为并行通讯。

并行通讯的特点是:各数据位同时传送,传送速度快、效率高,但有多少数据位就需多少根数据线,因此传送成本高,且只适用于近距离(相距数米)的通讯。

一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。

串行通讯的特点是:数据位传送,传按位顺序进行,最少只需一根传输线即可完成,成本低但送速度慢。

串行通讯的距离可以从几米到几千米。

根据信息的传送方向,串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。

信息只能单向传送为单工;信息能双向传送但不能同时双向传送称为半双工;信息能够同时双向传送则称为全双工。

串行通讯又分为异步通讯和同步通讯两种方式。

在单片机中,主要使用异步通讯方式。

MCS_51单片机有一个全双工串行口。

全双工的串行通讯只需要一根输出线和一根输入线。

数据的输出又称发送数据(TXD),数据的输入又称接收数据(RXD)。

串行通讯中主要有两个技术问题,一个是数据传送、另一个是数据转换。

数据传送主要解决传送中的标准、格式及工作方式等问题。

数据转换是指数据的串并行转换。

具体说,在发送端,要把并行数据转换为串行数据;而在接收端,却要把接收到的串行数据转换为并行数据。

单工、半双工和全双工的定义如果在通信过程的任意时刻,信息只能由一方A传到另一方B,则称为单工。

如果在任意时刻,信息既可由A传到B,又能由B传A,但只能由一个方向上的传输存在,称为半双工传输。

如果在任意时刻,线路上存在A到B和B到A的双向信号传输,则称为全双工。

电话线就是二线全双工信道。

由于采用了回波抵消技术,双向的传输信号不致混淆不清。

双工信道有时也将收、发信道分开,采用分离的线路或频带传输相反方向的信号,如回线传输。

串口通讯—全双工和半双工方式在串行通信中,数据通常是在两个站(如终端和微机)之间进行传送,按照数据流的方向可分成三种基本的传送方式:全双工、半双工、和单工。

dsp第六章 DSP通讯接口概述

dsp第六章 DSP通讯接口概述

1、RS232C
– 美国电子工业协会EIA制定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(例如计算机)与数据通信设备 DCE(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;
• 数据传输速率也称比特率(Bit Rate):每秒传输 的二进制数码的位数bps;字符中每个二进制位持 续的时间长度都一样,为数据传输速率的倒数。
• 波特率(Baud Rate):每秒传输数据信息的个数; 当进行二进制数码传输,且每位时间长度相等时, 比特率还等于波特率。 过去,串行异步通信的数据传输速率限制在50 bps到9600 bps之间。现在,可以达到115200 bps或更高。
输出的功能。
该芯片与TTL/CMOS电平兼容,使用比较方便。 使用MAX232实现TTL/RS-232C之间的电平转换电路如图13-5 所示。
RS232的不足之处
• 接口的信号电平值较高,易损坏接口电路 的芯片,又因为与TTL 电平不兼容故需使 用电平转换电路方能与TTL电路连接。 • 传输速率较低,在异步传输时,比特率最 高只能达到19200bps。 • 接口使用一根信号线和一根信号返回线而 构成共地的传输形式,这种共地传输容易 产生共模干扰,所以抗噪声干扰性弱。 • 传输距离有限——在多个处理器之间不易 形成网络连接。 • 带载能力有限——只能一对一连接;
2、RS485
(1)RS-485具有以下特点: –RS-485的电气特性:逻辑“1”以两线间的电压差为+ (2—6)V表示;逻辑“0”以两线间的电压差为-(2— 6)V表示。接口信号电平比RS-232降低了,就不易损坏 接口电路的芯片,且该电平与TTL电平兼容,可方便与 TTL 电路连接。 – RS-485的数据最高传输速率为10Mbps 。 – RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合, 抗共模干能力增强,即抗噪声干扰性好。 – RS-485接口的最大传输距离实际上可达3000米; – RS-232接口在总线上只允许连接1个收发器,即单站能 力。而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发 器。

12_串行通信

12_串行通信

1.2 串行通信的数据传送方式

尽管许多串行通信接口电路具有全双工功能,但在实际应 用中,大多数情况下只工作于半双工方式,即两个工作站 通常并不同时收发。这种用法并无害处,虽然没有充分发 挥效率,但简单、实用。
数据线 数据线 发送端 地线 (a) 单工方式 数据线 1 数据线 2 地线 (c) 全双工方式 接收端 发送端 地线 (b) 半双工方式 发送端
1.1 串行通信的基本方式
(1) 字符帧(Character Frame) 在串行通信中,发送端一帧一帧发送信息,接收端一帧一帧 接收信息。两相邻字符帧之间可以无空闲位,也可以有若干 空闲位,这由用户根据需要决定。
起始位 0 D
0
奇偶 停止位 校验 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D 7 0/1 1 (a) 无空闲位字符帧
1.1 串行通信的基本方式
(2) 波特率(baud rate) 每位的传输时间定义为波特率的倒数。例如:波特率为1200 bit/s的通信系统,其每位的传输时间应为:
Td

1 0.833(ms) 1200
波特率还和信道的频带有关。波特率越高,信道频带越宽。 因此,波特率也是衡量通道频宽的重要指标,通常,异步通 信的波特率在50bit/s~9600bit/s之间。波特率不同于发送 时钟和接收时钟,它通常是时钟频率的1/16或1/64。
1.1 串行通信的基本方式
2. 同步通信(Synchronous Communication) 同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式,一次通信只 传送一帧信息。这里的信息帧和异步通信中的字符帧不同, 通常有若干个数据字符,如下图所示。 同步字符帧由同步字符、数据字符和校验字符三部分组成。 其中,同步字符位于帧结构开头,用于确认数据字符的开始 (接收端不断对传输线采样,并把采到的字符和双方约定的 同步字符比较,只有比较成功后才会把后面接收到的字符加 以存储);数据字符在同步字符之后,个数不受限制,由所 需传输的数据块长度决定;校验字符有1~2个,位于帧结构 末尾,用于接收端对接收到的数据字符的正确性的校验。

传感网应用开发(高级)课件2.1 -2.2

传感网应用开发(高级)课件2.1 -2.2

如果发送完一个数据帧,间隔时间小于3.5个
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
字符时间又发送第二个数据帧,那么接收站点就会
误认为它们是同一个数据帧。
从站 功能码 地址
数据
CRC
1 字节 1 字节
0 至 252 字节
2 字节
CRC 低位 CRC 高位
Modbus串行消息帧格式 Modbus功能码分类
功能码 01 02
03 04 05 06
数据线圈数高位 数据线圈数低位
00H
25H
校验和CRC 0EH 84H
数据 CDH 6BH B2H 0EH 1BH
校验和CRC 45H E6H
Modbus串行消息帧格式
Modbus功能码-02
• 读取离散量输入值功能码02 • 该功能码用于读取从设备的离散量的输入状态.
询问RTU帧(Query)
从站地址 功能码
“1+X”传感网应用开发
RS-232和RS-485原理与驱动程序
目录
1、串行通信的基本概念 2、RS232和RS485的基本概念 3、RS485原理与应用 4、UART和RS485的驱动程序
1、串行通信的基本概念
(1)、串行通信的定义 所谓“串行通信”,是指外设和计算机之间,通过数据信号线、地线 与控制线等,按位进行传输数据的一种通信方式。
0x0000-0xFFFF
10001-19999 30001-39999 40001-49999
0x0000-0xFFFF 0x0000-0xFFFF 0x0000-0xFFFF
线圈状态:
开关量输出,可读可写
离散输入状态: 开关量输入,只读
输入寄存器: 输入参数,只读

同步通信与异步通信

同步通信与异步通信

串行通信的基本概念 (1)异步通信ASYNC和同步通信SYNC (2)串口通讯—异步通信方式 (6)“模拟”和“数字” (9)串行通信的基本概念所谓“串行通信”:是指数据是一位一位顺序传送。

问题:为什么要采用串行通信呢?解答:采用串行通信的主要原因是:为了降低通信线路的价格和简化通信设备,并且可以利用现有的通信线路。

并行通信和串行通信在计算机领域中,有两种数据通信方式:串行传送和并行传送。

并行传送数据在多条并行1位宽的传输线上同时由源传送到目的。

示意图如下:串行传送数据在单条1位宽的传输线上,一位一位地按顺序分时传送。

示意图如下:并行通信与串行通信的比较:(1)从距离上看:并行通信适宜于近距离的数据传送,通常小于30米。

而串行通信适宜于远距离传送,可以从几米到数千公里。

(2)从速度上看:在短距离内,并行接口的数据传输速度要比串行接口的传输速度高的多。

(3)从设备、费用上看:对于远距离通信而言,串行通信的费用显然比较低异步通信ASYNC和同步通信SYNC在串行通信中有两种基本的通信方式:异步通信ASYNC和同步通信SYNC异步通信在异步通信中,CPU与外设之间有两项约定:(1)字符格式---字符的编码形式及规定,每个串行字符由以下四个部分组成:⑴ 1个起始位,低电平;⑵ 5--8个数据位;⑶ 1个奇偶校验位;⑷ 1--2个终止位(停止位)高电平;(2)波特率波特率是指单位时间内传送二进制数据的位数,以位/秒位单位,它是衡量串行数据传送速度快慢的重要标志和参数。

例如:假如数据出送速率是120位/秒,则传送的波特率为:120波特。

注意:异步通信的传送速度一般在50波特-----19200波特之间。

同步通信在异步通信中,每个字符要用起始位和终止位作为字符开始和结束的标志,占用了一些时间,为了提高数据块的传送速度,就要设法去掉这些标志,就采用同步通信。

同步通信的速度可达500千波特。

但是它的硬件电路比较复杂。

串行通信的基本概念

串行通信的基本概念

串行通信的基本概念000通过上一章的介绍,读者对我电子琴的设计已经有了完整的了解,下面我就对我的设计重要组成部分――串口通信模块UART作一下介绍。

首先我要简要介绍一下串口通信的一些概念和协议标准,然后再阐述我是如何用VHDL语言来实现串口通信模块设计的。

4.1串行通信的基本概念1.数据传送方式在串行通信中,数据在通信线路上的传送有三种方式:1)单工(Simplex)方式:数据只能按一个固定的方向传送。

2)半双工(Half-duplex)方式:数据可以分时在两个方向传输,但是不能同时双向传输。

3)全双工(Full-duplex)方式:数据可以同时在两个方向上传输。

2.波特率和收/发时钟1)波特率所谓波特率,系指单位时间内传送的二进制数据的位数,以位/秒为单位,所以有时也叫数据位率。

它是衡量串行数据传送速度快慢的重要指标和参量。

2)收/发时钟在串行通信中,无论是发送还是接收,都必须有时钟信号对传送的数据进行定位和同步控制。

通常收/发时钟频率与波特率之间有下列关系:收/发时钟频率=n×波特率一般n取1,16,32,64等。

对于异步通信,常采用n=16;对于同步通信,则必须取n=1。

3.误码率和串行通信中的差错控制1)误码率所谓误码率,是指数据经过传输后发生错误的位数(码元数)与总传输位数(总码元数)之比,其与通信线路质量、干扰大小及波特率等因素有关,一般要求误码率达到10-6数量级。

2)差错控制为了减小误码率,一方面要从硬件和软件两个面对通信系统进行可靠性设计,以达到尽量少出错的目的;另一方面就是对传输的信息采用一定的检错、纠错编码技术,以便发现和纠正传输过程中可能出现的差错。

常用的编码技术有:奇偶校验、循环冗余码校验、海明码校验、交叉奇偶校验等。

4.串行通信的基本方式串行通信的基本方式可分为两种:1)异步串行方式:通信的数据流中,字符间异步,字符内部各位间同步。

2)同步串行方式:通信的数据流中,字符间以及字符内部各位间都同步。

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串行通讯的基本概念:与外界的信息交换称为通讯。

基本的通讯方式有并行通讯和串行通讯两种。

一条信息的各位数据被同时传送的通讯方式称为并行通讯。

并行通讯的特点是:各数据位同时传送,传送速度快、效率高,但有多少数据位就需多少根数据线,因此传送成本高,且只适用于近距离(相距数米)的通讯。

一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。

串行通讯的特点是:数据位传送,传按位顺序进行,最少只需一根传输线即可完成,成本低但送速度慢。

串行通讯的距离可以从几米到几千米。

根据信息的传送方向,串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。

信息只能单向传送为单工;信息能双向传送但不能同时双向传送称为半双工;信息能够同时双向传送则称为全双工。

串行通讯又分为异步通讯和同步通讯两种方式。

在单片机中,主要使用异步通讯方式。

MCS_51单片机有一个全双工串行口。

全双工的串行通讯只需要一根输出线和一根输入线。

数据的输出又称发送数据(TXD),数据的输入又称接收数据(RXD)。

串行通讯中主要有两个技术问题,一个是数据传送、另一个是数据转换。

数据传送主要解决传送中的标准、格式及工作方式等问题。

数据转换是指数据的串并行转换。

具体说,在发送端,要把并行数据转换为串行数据;而在接收端,却要把接收到的串行数据转换为并行数据。

单工、半双工和全双工的定义
如果在通信过程的任意时刻,信息只能由一方A传到另一方B,则称为单工。

如果在任意时刻,信息既可由A传到B,又能由B传A,但只能由一个方向上的传输存在,称为半双工传输。

如果在任意时刻,线路上存在A到B和B到A的双向信号传输,则称为全双工。

电话线就是二线全双工信道。

由于采用了回波抵消技术,双向的传输信号不致混淆不清。

双工信道有时也将收、发信道分开,采用分离的线路或频带传输相反方向的信号,如回线传输。

--------> <--------> -------->
A---------B A----------B A---------B
<--------
单工半双工全双工
串口通讯—全双工和半双工方式
在串行通信中,数据通常是在两个站(如终端和微机)之间进行传送,按照数据流的方向可分成三种基本的传送方式:全双工、半双工、和单工。

但单工目前已很少采用,下面仅介绍前两种方式。

1、全双工方式(full duplex)
当数据的发送和接收分流,分别由两根不同的传输线传送时,通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作,这样的传送方式就是全双工制,如图1所示。

在全双工方式下,通信系统的每一端都设置了发送器和接收器,因此,能控制数据同时在两个方向上传送。

全双工方式无需进行方向的切换,因此,没有切换操作所产生的时间延迟,这对那些不能有时间延误的交互式应用(例如远程监测和控制系统)十分有利。

这种方式要求通讯双方均有发送器和接收器,同时,需要2根数据线传送数据信号。

(可能还需要控制线和状态线,以及地线)。

比如,计算机主机用串行接口连接显示终端,而显示终端带有键盘。

这样,一方面键盘上输入的字符送到主机内存;另一方面,主机内存的信息可以送到屏幕显示。

通常,往键盘上打入1个字符以后,先不显示,计算机主机收到字符后,立即回送到终端,然后终端再把这个字符显示出来。

这样,前一个字符的回送过程和后一个字符的输入过程是同时进行的,即工作于全双工方式。

2、半双式方式(half duplex)
若使用同一根传输线既作接收又作发送,虽然数据可以在两个方向上传送,但通信双方不能同时收发数据,这样的传送方式就是半双工制,如图2所示。

采用半双工方式时,通信系统每一端的发送器和接收器,通过收/发开关转接到通信线上,进行方向的切换,因此,会产生时间延迟。

收/发开关实际上是由软件控制的电子开关。

当计算机主机用串行接口连接显示终端时,在半双工方式中,输入过程和输出过程使用同一通路。

有些计算机和显示终端之间采用半双工方式工作,这时,从键盘打入的字符在发送到主机的同时就被送到终端上显示出来,而不是用回送的办法,所以避免了接收过程和发送过程同时进行的情况。

目前多数终端和串行接口都为半双工方式提供了换向能力,也为全双工方式提供了两条独立的引脚。

在实际使用时,一般并不需要通信双方同时既发送又接收,像打印机这类的单向传送设备,半双工甚至单工就能胜任,也无需倒向。

简单来说,串行通讯就是不管多少个终端设备,这些终端设备的信号接收和发射都只需要一根或者两跟线来完成传输过程。

而并行的设备则需要对每一个设备单独设置一条通讯线路。

我们这里以OTIS电梯为例:串行设备中的所有终端(在OTIS电梯中被称为远程站,就是RS4或者RS5这些设备),都接在两根串行通讯线中,这个通讯线又连接到电梯的控制板中。

大家可以看到的就是那些蓝白相绞的双绞线,(使用双绞线是为了减少干扰,是串行通讯必须的),(大家还会看到两根线,是这些终端设备的电源线)。

由于这些终端设备都是一样的,并且都是连接到这两根串行通讯线的,所以电脑是不能够判断哪个设备是哪个的,这就必须给每个设备编上号码,这就是我们看到的地址码,(在RS5上,有一排开关,可以设定RS5的地址),由于每一个设备都有一个唯一的编码,这样系统就可以区别哪个设备是哪个了。

工作起来的原理可以这样理解:当1楼按钮按下的时候,按钮给1楼的RS5发一个信息,RS5将通过串行通讯线给电脑一个信号,这个信号就是1楼的RS5的地址编码,这样系统就知道了是1楼的设备有信号要传来,然后系统就接收1楼RS5传来的信号,(这个信号是经过编码的,有一套通讯协议)这样系统就能判断出1楼的按钮被按下,然后系统将发送一楼按钮的灯信息,这个信息将发给所有串行线上的终端设备(RS5)接收,然而由于这个信息也同时载有地址编码,所以只有1楼的设备才对该信息进行解释,这样就完成了串行通讯的信息传送。

当然也可能同时有两个以上的按钮被按下,但由于计算机的运行速度非常的快,串行线上的所有设备检测一圈也用不了一秒的时间,所以对于我们来说,基本是同时完成的,感觉不到时间的差异了。

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