可编程串行通讯接口SIO

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CRC校验和计算方法
– 若G(x)为r阶，原帧为m位，其多项式为M(x)， 则在原帧后面添加r个0，帧成为m+r位，相应 多项式xrM(x) – 按模2除法用xrM(x)除以G(x)：商Q(x)，余R(x)
即 xrM(x) = G(x)Q(x)+R(x)
– 按模2加法把xrM(x)与余数R(x)相加，结果就是 要传送的带校验和的帧的多项式T(x) T(x) = xrM(x) + R(x)
异步传输的时钟定时方法
发送方利用内部时钟来决定什么时候发送每个位 接收方检测开始信号的下降沿，然后利用它 的内部时钟从每一位的中间接收该位
数据 （61H）
起始位
1
0
0
0
0
1
1
位 0 MSB
停止位
LSB 异步传输先发送低位(LSB)
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3. 同步通信和异步通信
串行异步通信格式 一帧字符用起始位和停止位 同步 Fig 4-3-1
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• 信号的调制和解调
Fig 4-3-5
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9.3.2 可编程串行通信接口 8251
1） 功能与结构 2） 8251的编程
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1）8251 的功能与结构
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2）8251的编程
模式REG 控制REG 状态REG 初始化流程
– 实际上，T(x) = xrM(x) + R(x) = G(x)Q(x) + R(x) + R(x) = G(x)Q(x) (模2运算) =0 所以，若接收的T(x)正确，则它肯定能被G(x)除尽。
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– CRC校验码的检错能力： 可检出所有奇数个错 可检出所有单/双比特错 可检出所有≤G(x)长度的突发错 – 常用的生成多项式： CRC12 = x12+x11+x3+x2+1 CRC16 = x16+x15+x2+1 CRC32 =x32+x26+x23+x22+x16+x11+x10 +x8+x7+x5+x4+x2+x+1
9.3 可编程串行通讯接口SIO
9.3.1 串行通信基础
工作方式、同步方式、通信协议、物理标准
9.3.2 串行通信的接口标准
EIA RS-232C
9.3.3 可编程串行通信接口8250
连接、编程、应用
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9.3.1 串行通信基本概念
串行通信： ●每个时间单位仅传送一位信息； ●每个字符(字节)的各位依次传送。 优点： ●传输线少，成本低，传输距离远
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RS-232连接器连接方式
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调制—把数字信号承载到载波信号上 解调—从载波信号中恢复出数字信号 调制解调器：实现调制与解调的设备
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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)
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4. 同步通信和异步通信
所有串行通信都需要一个时钟信号来作为 数据的定时参考。发送器和接收器用时钟 来决定何时发送和读取每一位数据。 根据采用统一时钟还是本地局部时钟，分 为同步传输和异步传输两种。 同步传输用一个时钟确定一个数据位 同步传输用多个时钟确定一个数据位
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① 异步通信协议 ② 同步通信协议
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① 异步通信数据格式
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② 串行同步通信协议
– BISYNC（Binary Synchronous Communication）： SYN（1或多）、STX（起始控制符）、DATA FIELD （100或更多字节）、ETX（结束控制符）、BCC（块 校验字符）、PAD（帧结束FFH） – SDLC（Serial Data Link Control）： IBM 用于计算机网络中 SYNC（Flag byte 01111110）、Address field （8bits）、Control field（8bits）、Data field（k bits）、Frame check（16 bits）、End flag （01111110）
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– 循环冗余校验CRC (循环冗余码/多项式编码)
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(或称为校验和)， 而G(x)则称为生成多项式。 CRC校验的检错方式：收发双方约定一个生成多项 式G(x)(其最高阶和最低阶系数必须为1)，发送方在 帧的末尾加上校验和，使带校验和的帧的多项式能 被G(x)整除；接收方收到后，用G(x)去除它，若有 余数，则传输有错。
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Fig 9.3.7 模式寄 存器
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Fig 9.3.8 控制寄存器Βιβλιοθήκη 2019/1/1832
Fig 9.3.9 状态寄存器
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Fig 9.3.10 初始化流程
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3. 数据校验
串行通信主要用于远距离数据传输。
– 问题：干扰、衰减，信号畸变
解决方法：差错控制技术——检测、纠正 常用的数据校验方法：
– 奇偶校验： 以字符为单位进行校验 发送方使发送的每个字节中’1’的个数为奇数或偶数； 接收方检查收到的每个字节中’1’的个数是否符合双 方的事先约定。 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”。
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1. 串行通信的工作方式
单工
发送器 接收器
半双工
发送器/接收器
发送器/接收器
全双工
发送器/接收器
发送器/接收器
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2. 调制与解调
远距离通信时需要通过普通电话网络传输
– 数字信号：频带宽 – 电话网络：频带窄 – 要使数字信号在电话网络上传输，需要进行信 号变换—把数字信号承载到模拟信号上传输， 这个模拟信号称为载波信号。
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 2019/1/18 为’1’)
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数字信息
数字信号 调幅 调频
0
0
1
1
0
1
0 0
0
1
0
调相
三种调制方式的调制波形图
波特，与距离成反比
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• 串行通信接口标准：EIA RS-232C
控制信号的定义
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• 串行通信接口标准：RS-232C
信号电平标准 Fig 4-3-4
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•信号的调制和解调
长距离传输时传输介质频带限制 把发送代码调制成正弦波 调频 Frequency Modulation 1：2100Hz 0：1070Hz 调相移 Frequency – Shift Keying
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同步传输的时钟定时方法
发送方在时钟信号的下降沿发送字节 接收方在时钟信号的上升沿接收字节
时钟
数据（61H） 位
0
1 1 0 0 0 0 1
先发送高位(MSB)
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同步通信的帧格式
同步传输需要定义一个帧的开始和结束。通 常用1个同步字符(标志符)来表示。
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② 串行同步通信协议
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4）物理标准
通信速率 串行通信接口标准 信号的调制和解调
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• 通信速率
波特率：bits / S
– – – – – – – – 100， 300， 600， 1200。 2400， 4800， 9600， 19200。
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2） 串行通信的类型和数据位的检测 方式
串行同步通信格式 用同步字符完成同步 Fig 4-32
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• 串行通信数据位的检测 时钟周期 ：Tc 数据位间隔：Td Tc = Td / K K：波特率因子（16，32，64）
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3）串行通信协议