[工学]4 串行接口技术

SYN：同步字符(Synchronous Character)，每帧可加1个(单同步)或2 个(双同步)同步字符。 SOH：标题开始(Start of Header)。 标题：Header，包含源地址(发送方地址)、目的地址(接收方地址)等。 STX：正文开始(Start of Text)。 数据块：正文(Text)，由多个字符组成。 ETB：块传输结束(End of Transmission Block)， 标识本数据块结束。 ETX：全文结束(End of Text)，全文分为若干块传输。 块校验：对从SOH开始，直到ETB/ETX字段的检验码。
单工：通信一方为发送器，另一方为接收器, 用一条传输线相连, 进行单向传输。
A
B
发送器
单工
接收器
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串行通信的数据传送方式
半双工：通信双方均有发送器和接收器,经一 条传输线相连, 在某一时刻双方只能一个方向 传输信息，线路切换后可改变传输方向。
A
B
发送器 接收器
半双工
发送器 接收器
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串行通信基本概念
发送时钟和接收时钟
接收时钟用来控制串行数据的接收，数据接收 过程是：把由传输线送来的串行数据序列，用 接收时钟作为输入移位寄存器的触发脉冲，逐 位打入移位寄存器，最后装配成并行数据序列。
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串行通信的数据传送方式
全双工、半双工、单工
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串行通信的数据传送方式
全双工：通信双方均有发送器和接收器,经两条独立的 传输线相连, 双方可同时接收与发送。
A
发送器
B
发送器
接收器
接收器
全双工
计算机主机与外设之间的串行通信，多采用全双工 方式。
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校验方式
串行通信不论采用何种方式，都应能保证高效 率而无差错地传送数据。在任何一个远距离通 信线路中，都不可避免地存在噪声产生的干扰 而造成传送出现差错。因此，对传送的数据进 行校验就成了串行通信中必不可少的重要环节。 常用的校验方式有两种：奇偶校验和CRC校验。
起始位：逻辑0电平。 数据位：5~8位，先传低位，后传高位(D0,D1,……D7)。 奇偶校验位：1位 停止位：1，1.5，2位，逻辑1电平。
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异步通信
在异步数据传输中，在CPU与外设之间必须有两项规定：
1)字符格式：即字符的编码形式，奇偶校验格式、起始位 和停止位的规定。
正文中以字符作为信息单位，信息长度是8的整数 倍。字符是EBCD码或ASCII码，可以是数据信息，也 可以是控制信息。该协议规定了一些特定控制字符作为 信息传输的标志。其格式为：
SYN SOH 标题 STX 数据块 ETB/ETX 块校验
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串行通信规程
SYN SOH 标题 STX 数据块 ETB/ETX 块校验
2)波特率(Baud Rate)：为每秒传送的二进制数据的位数， 它是一个衡量传输速率的指标，也是衡量传输通道频宽的 指标。
例：假如数据传输的速率为960字符/秒，而每一字符假如 包含10个信息位，则传送的波特率为：
10×960=9600 bps
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同步通信
同步方式：通信双方用统一时钟控制通信过程,传输信 息组成数据帧 (数据包)。每帧头尾是控制代码,中间是 数据块，可有数百字节甚至更长。不同的同步传输协 议有不同的数据帧格式。
数据帧
数据帧头
数据块
数据帧尾
数据帧头由同步字符、控制字符、地址信息等组成。数据 帧尾由校验码、控制字符等组成。同步传输的速度高于异 步，但因要求有时钟来实现发送端与接收端的同步，故硬 件复杂。
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串行通信规程
1、面向字符型的同步协议 最典型的是IBM公司的BSC(二进制同步规程)协议
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奇偶校验
用奇偶校验方式发送时，在每个字符的最高位之后都附
加一个奇偶校验位，这个校验位可为“1”或“0”，以便保 证整个字符（包括校验位中的“1”的个数为偶数（偶校验） 或为奇数（奇校验）。接收时，按照双方所约定的奇偶校 验规则，对接收到的每个字符进行校验。例如：发送按偶 校验产生校验位，接收也必须用偶校验进行校验。当发现 接收到的字符中“1”的位数不为偶数时，便出现了奇偶校 验错，接收器可向CPU发出中断请求，或使状态寄存器相 应位置位供CPU查询，以便进行出错处理。
这种校验方法主要用于单个字符传送过程的校验。
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CRC校验
循环冗余码校验CRC（Circle Redundancy Check）：
对数据块传送的校验方法
发送时，根据编码理论对发送的串行二进制序列按某种算 法产生一些校验码，并将这些校验码放在数据信息之后一同 发出。在接收端将接收到的串行数据信息按同样算法计算校 验码，当信息位接收完之后，接着接收CRC校验码，并与接 收端计算得出的校验码进行比较，若相等则无错，否则说明 接收数据有错。接收器可用中断或状态位置位的方法通知 CPU，以便进行出错处理。 (见书P305)
串行通信节省通信线路，可远距离传送，成本 低，广泛应用在通信及计算机网络系统中。
串行通信中，数据传输速率低，控制较复杂。
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串行通信Leabharlann Baidu本概念
发送时钟和接收时钟
发送时钟用来控制串行数据的发送。数据发送 过程是：把并行的数据序列送入移位寄存器， 然后通过移位寄存器，由发送时钟触发进行移 位输出，数据位的时间间隔取决于发送时钟周 期。
接收 时钟
同步 时钟
发送移位 寄存器
接收移位 寄存器
异步通信
发送移位 寄存器
接收移位 寄存器
同步通信
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异步通信
异步方式: 以字符为通信单位，字符之间是异步传输的。
传送的信息，开头与结尾均有特别的位码供接收方识别， 信息格式双方事先约定。
LSB
1/0
MSB
Start
data
parity Stop
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串行通信方式
根据同步方式的不同，串行通信又分为同步通 信与异步通信两种方式。
同步通信 SYNC(Synchronous Communication)
异步通信 ASYNC(Asynchronous Communication )
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串行通信方式
发送 时钟
4 串行通信技术及接口
并行通信和串行通信
微机与外界的信息交换称为通讯。基本的通讯方式有 并行通信和串行通信两种。
发送
计算机
计算机 接收
或 外设
计算机
计算机 或
选通 外设
就绪
串行通信
并行通信
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串行通信的特点
串行通信是主机与外设交换信息的一种方式。
串行通信中字节数据经一条传输线按位串行发 送与串行接收。