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 (5)

“模拟”和“数字” (8)

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。

RS--232C串行接口

一个完整的串行通信系统包括数据终端设备(DTE)和数据通信设备(DCE)，如下图所示：

(1)数据终端设备DTE(Data Terminal Equipment)。

DTE是产生二进制信号的数据源，也是接收数据的目的，是由数据发送器或接收器或者具有两者组成的设备，它可以是一个计算机。

(2)数据通信设备DCE(Data Communication Equipment)。

DCE是一个使传输信号符合线路要求，或者满足DTE要求的信号匹配器。

例如：MODEM就是DCE设备。

在DTE与DCE之间传输的是“1”或“0”的数据，同时传送一些控制应答信号。

RS--232C是由美国电子工业协会推荐的标准接口，它是应用于串行二进制交换的数据通信设备和数据终端设备之间的标准接口。

RS--232C标准的电器特征：

(1)数据"0"("空号",space)及控制线的接通状态规定为 +3V ---- +15V；

(2)数据"1"("传号",mark)及控制线的断开状态规定为 -3V ---- -15V；

(3)噪声容限为±(3--5)V；

(4)当输入恰好为±3V时,分别确定为空号和传号,当输入端开路时,终端定为传号.

可编程通信接口8251A

Inter8251A USART是用同步/异步接收发送器,是专为Intel微处理器设计的，可作CPU和串行外设的接口电路。

8251A的基本性能

可编程通信接口8251A的基本性能如下：

(1)可用于同步和异步传送；

(2)同步传送：5--8bit/字符内部或外部字符同步化，自动插入同步字符；

(3)异步传送：5--8bit/字符，时钟速率为通信波特的1、16或64倍；

(4)可产生中止字符(Break Character),可产生1、1.5或2位的停止位；

(5)波特率： DC---19.2K(异步)；DC--64K(同步)；

(6)完全双工、双缓冲器发送器接收器；

(7)误差检测---具有奇偶、溢出和帧错误等检测电路。

关于8251A的结构和引脚功能，请大家参照有关书籍。

8251A的初始化

8251A的各种工作方式及工作进程都是用初始化及实时控制实现的。8251A的初始化编程分为两部分：方式指令和命令指令。

方式指令

方式指令字是指定为异步工作时的各位定义。如下表：

方式指令字中各字段的含义为：

S---停止位的位数；EP---偶校验产生/检查；PEN---奇偶校验；

L---字符长度；B---波特率因子

命令指令字

命令指令字的格式如下表：

方式指令与命令指令都是由CPU作为控制字写入的。

串口通讯—异步通信方式

串行通信可以分为两种类型：同步通信、异步通信。

1.异步通信的特点及信息帧格式：

以起止式异步协议为例，下图显示的是起止式一帧数据的格式：

图1

起止式异步通信的特点是：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（低电平，逻辑值），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。停止位和空闲位都规定为高电平（逻辑值１），这样就保证起始位开始处一定有一个下跳沿。

从图中可看出，这种格式是靠起始位和停止位来实现字符的界定或同步的，故称为起止式协议。

异步通信可以采用正逻辑或负逻辑，正负逻辑的表示如下表所示：

异步通信的信息格式如下边的表所示