串行通信接口技术优秀课件

位
空闲位
0 b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 P 1 1 1 0 b0 b1 …
数据发送顺序
图9-2 异步串行通信格式
在异步传送中，CPU与外部设备之间的通信遵循以下规定：
（1）字符格式。
字符格式是指字符的编码形式及其规定。例如，规定每个 串行字符由4个部分组成：1个起始位、5～8个数据位、1个奇偶 校验位以及1～2个停止位。
（2）传输速率。
传输速率是指每秒钟传送的二进制位数，通常称为波特率 （Band Rate）。国际上规定了标准波特率系列，最常用的标准 波特率是：110、300、600、1200、l800、2400、4800、9600、 115200/19200波特等。
（3）字符速率。
字符速率是指每秒钟传送的字符数，它与波 特率是两个相关但表达的意义不相同的概念。例如， 若异步通信的数据格式由1位起始位、8位数据位、1位 奇偶校验位、2位停止位组成，波特率为 9600b/s，则 每秒钟能够最多传送 9600/(1+8+1+2)＝800 个字符。
串行通信中，按照同一时刻数据流的方向可分为三种基本传送模式：单 工传送、半双工传送和全双工传送。
1．单工（simplex）方式 单工传送方式仅支持在一个方向上的数据传送。如图9-4（a）所示，由设
备A传送到设备B。即在这种传送模式中，A只作为发送器，B只作为接收器 ，反之不可。
2．半双工（Half-duplex）方式 半双工传送方式支持在设备A和设备B之间交替相互地传送数据。如图9-
显然，在这种通信方式中，数据块内各字节数据之间没有间 隔，传输效率高，但发送、接收双方必须保持同步(使用同一 时钟信号)，且数据块长度越大，对同步要求就越高。因此， 同步通信设备复杂(发送方能自动插入同步字符，接收方能自 动检测出同步字符，且发送、接收时钟相同，即除了数据线 、地址线外，还需要时钟信号线)，成本高，一般只用在高速 数字通信系统中。
b0 0
b1 1
b2 0
b3 0
b4 1
系统
外设
b5 0
b6 0
b7 1
GND
停止位
起始位
1100100100 b7b6b5b4b3b2b1b0
系统
外设
GND
(a)并行通信
(b)串行通信
Байду номын сангаас
图9-1 串行通信与并行通信的区别
9.1.2 串行通信基本方式
串行通信可分为异步传送和同步传送两种方式 1.异步传送方式 异步传送方式采用每个字符都按照一个独立的整体进行发
停止位)×200=2400b/s
② 有效数据位传输位是 ：8×200=1600b/s
③ 传输效率是：1600/2400=66.7%
2．同步传送方式
异步通信中，降低了传输效率。因此在大批量数据传送 时，为了提高速度， 就要设法去掉这些标志，而采用同步 传送方式。
同步通信是一种数据连续传输的串行通信方式。通信时 ，发送方把需要发送的多个字节数据和校验信息连接起来， 组成数据块。发送时，发送方只需在数据块前插入1～2个特 殊的同步字符，然后按特定速率逐位输出(发送)数据块内的 各位数据。接收方在接收到特定的同步字符后，也按相同速 率接收数据块内的各位数据。
，即设备A可发送数据到设备B，B也可以发送数据到设备A，它们都有独立 的发送器和接收器，并有两条传送线。
采用异步通信格式的优点是，控制简单，不 需收发双方时钟频率保持完全一致，可以有偏差，纠 错方便。其缺点是一旦传输出错，则需要重发，传输 效率低，信息冗余大。
例9-1： 异步传输8位ASCII码，如果需要数据传输速率为200字符/
秒，使用1位起始位、1位奇偶校验位和2位停止位，则： ① 波特率应该是多少？ ② 有效数据位传输位是多少？ ③ 传输效率是多少？ 答： ① 波特率是：(8位数据位+1位起始位+1位校验位+2位
串行通信接口技术
9.1 串行通信概述
9.1.1串行通信基本概念
系统与外设之间的信息交换过程称为通信，根据 系统与外设之间的连线结构和数据发送方式的不同， 通信方式分为并行通信和串行通信两种基本方式。
并行通信中，数据的各位同时传送称为并行通信。 优点是速度快、效率高，缺点是有多少数据位就需多 少根数据线，而且还要收发时钟信号和片选信号，因 此传送成本高，且只适用于近距离（相距数米或十数 米）的通信。如图9-1（a）所示串行通信中，数据的 各位逐位按顺序传送称为串行通信。优点是所需传输 线少，适合远距离传输（几米到几千米），成本低， 抗干扰能力强。缺点是传送速度慢。如图9-1（b）所 示。
（表示一个字符的开始），接收方可以用起始位使自已的 接收时钟与数据同步，字符本身由5-7位数据位组成，接着 字符后面是一位校验位（也可以没有校验位），最后是一 位或一位半或二位停止位，停止位后面是不定长的空闲位 。如图9-2所示。
第n个字符
第n＋1个字符
停止 起始 位位
8个数据位
校验 停止
起始
位位
4（b）所示，即设备A发送数据到设备B时，B为接收器。接受完后设备B也 可以做发送器发送数据到设备A，A为接收器。由于A、B之间仅一根数据传 送线，它们都有独立的发送器和接收器，所以在同一个时刻只能进行一个方 向的传送。
3．全双工（Full-duplex）方式 全双工传送方式支持数据在两个方向同时相互传送。如图9-4（C）所示
典型的同步通信数据格式如下，同步传送速度高于异 步传送速度，但它要求由时钟来实现发送端及接收端 之间的同步，所以，硬件电路比较复杂。通常用于计 算机之间的通信，或计算机到CRT等外设之间的通信。
同步字符1
同步字符2
N个字节的连续数据
校验信息1
图9-3 同步串行通信格式
校验信息2
9.1.3 数据传送的工作方式
送，字符的间隔时间可以任意变化，即每个字符作为独立的信 息单位(帧)，可以随机地出现在数据流中。所谓“异步”，就 是指通信时两个字符之间的间隔事先不能确定，也没有严格的 定时要求。
异步传送方式规定字符由起始位、数据位、奇偶校验位和 停止位组成。一个字符一个字符地传输，每个字符一位一位地 传输，并且传输一个字符时，总是以“起始位”开始，以“停 止位”结束，字符之间没有固定的时间间隔要求。每一个字符 的前面都有一位起始位