第七章通信接口技术

统就是一个全双工传输数据的例子。计算机的主机和显示端(它由
带键盘的CRT显示器构成)进行通信时，通常也采用全双工方式，
一方面，键盘上敲入的字符可以送到主机内存，另一方面主机内
存的信息可以送到显示器终端。在键盘上敲入一个字符后，并不
立即显示出来，而是等计算机收到该字符后，再会送给终端，由
终端将该字符显现出来。这样，对主机而言，前一个字符的回送
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7.1.1 串行通信和串行接口
•一、串行通信基本概念
•1．串行通信 •串行通信：数据被逐位顺序传送，分为串行同步通 信和串行异步通信。
• 串行通信是将数据一位一位地传送，它的速度 比并行传送要慢，它适用于主机与外设间距离较远 的场合。串行通信可以在两台微机间进行，也可以 在微机与外设，或是外设与外设间进行，前题是它 们采用相同的串行通信标准，以及波特率、数据格 式等设置相同。不提采用什么标准，单纯提采用相 同的波特率，是不能正确地在两台微机间进行串行 数据传送的。
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•A •发送器
•B •接收器
•接收器
•发送器
•（c） 双工方式
• 全双工(Full Duplex)通信是指接口对接收和发送的信息用不
同的通道供信息的发送和接收可同时进行，这就意味着工作于全
双工方式下的串行通信信息的传递要用两条线即发送线、接收线，
如图7-2(c)。采用全双工的系统可以同时发送和接收数据，电话系
• CPU芯片本身总是以并行方式接收和发送数据， 因此并行接口是微机系统中最常用的接口之一。实现 并行输入/输出的接口就是并行接口。
• 并行接口的特点是：可以在多根数据线上同时 传送以字节或字为单位的数据。并行接口（与其相对 应的串行接口相比）具有传输速度快、效率高等优点； 但由于所用电缆多，在长距离传输时，电缆的损耗、 成本及相互之间的干扰会成为突出的问题。所以并行 接口一般适用于数据传输率较高、而传输距离较短的 场合。
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•3．数据传送方式
• 串行通信时，数据在两个站(或设备)A与B之 间传送，按数据流方向的不同可分为单工、半双工、 全双工和多工等几种传送方式。如图7-2所示。
•A •发送器
•（a） 单工方式
•B •接收器
• 单工(Simplex)方式只允许数据按一个固定的 方向传送。采用这种方式时，就已经确定了通信双 方中的一方为接收端，另一方为发送端。这种确定 方式是不可以改变的。
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u 异步通信：发/收双方可以没有共同的时钟。字符作 为一个独立的信息单元，字符出现在数据流中的时 间是任意的；而每个字符中的各位以固定的时间传 送。因此在同一字符内是同步的，而字符与字符之 间不同步（异步）
u 同步通信：用同一时钟作为收发双方的同步信号， 每个字符及位都是同步的
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• 2．数据位：紧接着起始位之后。数据位的个数可以是5、6、 7、8等，构成一个字符。通常采用ASCII码。从最低位开始传 送，靠时钟定位。
• 3．奇偶校验位：数据位加上这一位后，使得“1”的位数应为 偶数(偶校验)或奇数(奇校验)，以此来校验数据传送的正确性。 •4．停止位：它是一个字符数据的结束标志。可以是1位、1.5 位、2位的高电平。
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• 在远距离通信时，一般都采用串行通信方式，它 具有需要的通信线少和传送距离远等优点。串行通信 时，要传送的数据或信息必须按一定的格式编码，然 后在单根线上，按一位接一位的先后顺序进行传送， 发送完一个字符后，再发送第二个；接收数据时，每 次从单根线上一位接一位的接收信息，再把它们拼凑 成一个字符，送给CPU作进一步处理。当微机与远程 终端或远距离的中央处理机交换数据时，都采用串行 通信方式。采用串行通信的另一个出发点是，有些外 设，如调制解调器(MODEM)、鼠标器等。本身需要 用串行方式通信。
•在计算机串行通讯中主要使用半双工和全双工方式。
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•4．异步通信和同步通信方式
• 串行通信可分为两种：一种为同步通信(Asynchronous)； 一种为异步通信(Synchronous)。
• 同步通信是将所要发送信息组成一个信息组（通常称为 帧），在每帧信息的开始要有同步字符（1～2）个，在数据线 上要保持连续的字符，没有信息时也要填上专用空字符，因为 同步传输不允许在传输一帧信息时出现间隙。同步通信特点： 传送信息量大，数度高，适宜于快速传递，灵活性差。
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一、简单的并行接口技术
• 简单的并行接口可由一些锁存器和（或）三态 门组成。需要注意的是，单纯的三态门只能用作总线 缓冲器/驱动器，它没有锁存功能，不能保持数据；单 纯的锁存器不能起到隔离总线的作用，一般只用作输 出接口而不用作输入接口；而带三态门输出的锁存器 既可用作输入接口，又可用作输出接口，以实现总线 的隔离。
• 产生波特率的器件叫波特率发生器，经过对外 部定时时钟进行线性交换，可对波特率进行调节，以 适应不同系统或工作状态对波特率的要求，对于编程 来说，对所编程器件8250可通过编程修改其波特率因 子进行调整。
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四．串行通信中传送速率的表示
• 并行通信中通常以每秒传送的字节数来表示传 送速率，而串行通信中通常以每秒传送的比特数（比 特率）来表示传送速率。
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•10位/字符×120字符/秒=1200波特（Bit/s）
•传送每位信息所占用的时间为：
•1秒/1200=0.833毫秒
• 常用的波特率为110，300，600，1200，2400， 4800，9600和19200波特（Bit/s），它也是国际上规 定的标准波特率。同步传送的波特率高于异步传送 方式，可达到64000 Bit/s。
• 异步通信时，在字符开始要有起始位，一个字传输的结 束要用间隔位进行字间隔。通常一组数据由多个字符组成，而 字符是若干数码位的集合。本方式一次传送一个字符，若要传 送一批字符，则需要反复调用该方式。各字符出现于数据场中 的相对时间是随意的，没有专门的时钟控制。异步通信的特点： 灵活性好，便于处理实时性强的串行数据；速度低，仅适宜于 中低速率传输。
•传输率：传输率是指每秒钟传输代码的位数，也 称波特率。在串行通信中，常用波特率来表示数据 传送的速率。在计算机中，每秒钟内所传送数据的 位数称为波特率，单位为波特，实际上它是传送每 一位信息所用的时间的倒数。
• 如果一个串行字符由 1个起始位，7个数据位， 1个奇偶校验位和一个停止位等10个数位构成，每秒 钟传送120个字符，则数据传送的波特率为：
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•2．串行通信接口
• 完成串行通信任务的接口称为串行通信接口。计 算机在处理数据时总是以并行方式进行数据处理，而 外部设备如果是串行通信方式，那么就需要将串行信 息转变为并行信息，而计算机想要将信息传送给外设 也必须将并行数据转换成串行数据。这样就需要一个 转换信息的接口即串行接口。与并行接口相比较，串 行接口应用更为广泛。因此，串行接口和串行通信的 标准化问题比并行接口更为突出和重要。
串行通信协议
u 协议：通信收/发双方必须共同遵守的基本通 信规程
u 协议内容：一般包括收发双方的同步方式、 传输控制步骤、差错检验方式、数据编码、 数据传输速率、通信报文格式及控制字符定 义
u 两类通信协议
Ø异步通信协议 Ø同步通信协议（自学）
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二、异步通信及其协议
u 为使通信双方确认数据有效，在字符中设置起、 止标志位
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2020/12/6
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7.1 概述
•计算机与外部的信息交换称为通信(Communication)， 基本的通信方式有两种，一种是并行通信，另一种是 串行通信。
• 并行通信时，数据各位同时传送。例如CPU通 过8255A与外设交换数据时，就采用并行通信方式。 这种方式传送数据的速度快，但使用的通信线多， 如果要并行传送8位数据，需要用8根数据线，另外 还要加上一些控制信号线，随着传输距离的增加， 通信线成本的增加将成为突出的问题，而且传输的 可靠性随着距离的增加而下降，因此并行通信适用 于近距离传送数据的场合。
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并行接口概述
u 并行接口连接CPU与并行外设，实现两者间的并 行通信，在信息传送过程中，起到输出锁一个或一个以上具有锁存或缓冲的数据端口 2、与CPU进行数据交换所必须的控制和状态信号 3、与外设进行数据交换所必须的控制和状态信号 4、端口译码电路 5、控制电路
• 一台微机要接入一个串行通信系统，通常采用图7-1所 示的结构。以标有“接口线”的虚线为界分为左右两侧。右 侧为通信系统，数据线路设备DCE是通信线路末端设备， 用 于与用户设备相连。左侧称为数据终端设备DTE属于用户， 它包括微机主机和串行接口板，它们之间通过系统总线相连 接。串行通信接口的标准化就是指DTE与DCE之间的标准化。
• 基波传送方式下，通信线路状态每改变一次即送出一位数
据，这时波特率＝比特率； •
• 载波传送方式下，通信线路状态每改变一次可能送出n位
数据，这时比特率＝n×波特率。
•２．波特率和接收/发送时钟的关系
• 另一个表示传送速率的参数是收/发时钟频率。收/发时钟 用于对传送的数据进行定位和同步控制。一般来说，波特率和 收/发时钟频率有如下关系：
•１．波特率和比特率的关系
• 我们一般所说的比特率，是指系统单位时间内传 送有效二进制数据的位数，以bps（位/秒）为单位； 而波特率是用来衡量通信线路基本电信号发送率的， 也就是说，波特率指发送到通信线路上的电脉冲速率， 它是对硬件性能的一种描述，而不仅仅是对信息的度 量。
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•波特率和比特率有如下关系：
u 起始标志位：每个字符前添加的一个“0” u 停止标志位：每个字符后添加的若干个“1” u 字符之间的空隙用“1”填满，此时的“1”称为空