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微机原理第八章串行通信及串行接口

1. 可编程串行接口典型结构
✓状态寄存器
✓控制寄存器
✓数据输入寄存器--串行输入/并行输出移位寄存器
✓数据输出寄存器--并行输入/串行输出移位寄存器
2. 串行通信基本概念
在串行通信时，数据和联络信号使用同一条信号线来传送，所以收发双方必须考虑解决如下问题： ❖ 波特率---双方约定以何种速率进行数据的发送和接收 ❖ 帧格式---双方约定采用何种数据格式 ❖ 帧同步---接收方如何得知一批数据的开始和结束 ❖ 位同步--- -接收方如何从位流中正确地采样到位数据 ❖ 数据校验--- -接收方如何判断收到数据的正确性 ❖差错处理---收发出错时如何处理收发双方必须遵守一些共同的通信协议才能解决上述问题。
串行通信适于长距离、中低速通信
并行通信
将数据的各位同时在多根并行传输线上进行传输。
D0 0
D1 1
D2 0
源
D3 1
D4 D5
0 1
D6 1
D7 0
D0 D1 D2 D3 目 D4 的 D5 D6 D7
数据的各位同时由源到达目的地 → 快多根数据线 → 短距离（远程费用高）
并行通信适于短距离、高速通信
工作方式下。
（8）错误检测 • 传输错误 • 覆盖错误
二、接口与系统的连接
从结构上，可把接口分为两个部分，其中和外设相连的接口结构与具体外设的传输要求及数据格式相关，因此，各接口的该部分互不相同；而与系统总线相连的部分，各接口结构类似，一般都包括：
1．总线收发器和相应的逻辑电路
2．联络信号逻辑电路
接收端需要一个时钟来测定每一位的
时间长度。
波特率/位传输率---每秒传输的离散信号的数目/每秒传输的位数。波特率因子---

第8章-串行通信接口

1. 误码率的控制
所谓误码率，是指数据经过传输后发生错误的位数与总传输位数之比。在计算机通信中，一般要求误码率达到10-6数量级。 2. 检纠错编码方法的使用
在实际应用中，具体实现检错编码的方法很多，而在串行通信中应用最多的是奇偶校验和循环冗余码校验。
错误检测只在接收方进行，并且是在接收程序中通过软件来检测。 3. 错误状态的分析与处理
“1”对应相位180度
100
f2 0度
11
180度
8.2 串行通信协议
所谓通信协议（也叫做通信控制规程）是指通信双方的一种约定，约定中包括对数据格式、传输速度、检纠错方式、传送步骤，以及控制字符定义等问题作出统一规定，通信双方必须共同遵守。
8.2.1 串行通信中的传输速率控制
1. 数据传输速率控制的实现方法
图8.2 半双工方式示意图
特点：①每端需有一个收/发切换电子开关 ②因有切换，会产生时间延迟
应用：打印机串口，单向传送设备，发送器→接收器
2019/12/22
计算机接口技术
5
3. 单工
单工是通信双方只能进行一个方向的传输，不能有双向传输。此方式目前很少使用了。
8.1.3 串行通信的基本方式
1. 异步通信方式异步通信是以字符为单位传输的，每个字符经过格式化之
Baud三者之间的关系，即：
TxC＝factor×Baud
（8.1）
例如，某一串行接口电路的波特率为1200b/s，波特因子为16个/位，
则发送时钟的频率为：
TxC＝16个/b×1200b/s＝19200Hz
际上，波特率因子可理解为发送或接收1b数据所需的时钟脉冲个数。引用波特率因子的目的是为了提高定位采样的分辨率，有利于鉴别干扰和提高异步串行通信的可靠性。这一点可从图8.4中看出。

第8章串行口及其应用优秀PPT

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3 11位异步收发，波特率可变(T1溢出率/n，
n=32或16)
(2) SM2：多机通信控制器位
位地址 9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98 HHHHHHHH
SCO SM SM SM RE TB RB TI RI N 0 1 2N8 8
在方式0中，SM2必须设成0。
在方式1中，当处于接收状态时，若SM2=1，则只有接收到有效的停止位“1”时，RI才能被激活成“1”(产生中断请求)。
(3) REN：串行允许接受控制位。该位由软件置位或复位。当REN=1，允许接收；当REN=0，禁止接收。
REN=0，禁止接收。
位地址 9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98 HHHHHHHH
SCO SM SM SM RE TB RB TI RI N 0 1 2N8 8
(4) TB8：方式2和方式3中要发送的第9位数据。该位由软件置位或复位。在方式2和方式3时，TB8是发送的第9位数据。在多机通信中，以TB8位的状态表示主机发送的是地址还是数据：TB8=1表示地址，TB8=0表示数据。 TB8还可用作奇偶校验位。
同步数据数据 … 数据字数据校验 (校验
字符字符1 字符2
符n-1 字符n 字符字符)
图3 同步通信数据传送格式
2. 异步通信(Asynchronous Communication)
在异步传输中，传输的数据如会被:
1个start bit 0和1个stop bit 打包, 新的数据称为1帧.
(2) 数据接收 REN=1，RI=0时，启动接收
①若SM2=0，接收到的8位数据送SBUF，第9位数据送RB8。
② 若SM2=1，接收到的第9位数据为0，数据不送 SBUF；接收到的第9位数据为1，数据送SBUF，第9 位送RB8。

第8章串行通信接口归纳.ppt

大多数情况下，串行通信是双向的，调制器和解调器一般合在一个装置中，这就是调制解调器MODEM。
调制解调器的类型按照调制技术分为：振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。
当波特率小于300时，一般采用频移键控（FSK）调制方式。其基本原理是把“0”和“1”的两种数字信号分别调制成不同频率的两个音频信号
发送数据寄存器：从CPU数据总线接收并行数据。
接收数据寄存器：接收从接收移位寄存器送来的并行输入数据，再将数据送往CPU。
数据总线缓冲器：它是CPU与数据寄存器（发送和接收）交换数据的双向缓冲器，用来传递CPU对端口的控制信息、双向传递数据、向CPU提供状态信息。
靠起始位和停止位来实现字符的界定或同步，称为起止式协议。可靠性高；附加位，降低了传输效率
异步传输模式的字符格式
1位起始位，5～8位数据 1位校验位（可无） 1位、1.5位或2位的停止位
传送时，数据的低位在前，高位在后。比如要传送一个字符“C“，C的ASCII码为 43H（1000011），要求一位停止位，采用偶校验，数据有效位7位，则一帧信息为： 0110000。
8.1.7 串行接口的基本结构和基本功能
基本功能： 1、实现串行与并行数据之间的相互变换 2、根据串行通信协议完成串行数据的格式化
在异步通信方式发送时自动添加启/停位，接收时自动删除启/停位等。面向字符的同步方式数据格式化时，需要在数据块前加同步字符，数据块后加校验字符。
3、具有出错检测电路
在发送时，接口电路自动生成奇偶校验位；在接收时，接口电路检查字符的奇偶校验位或其他校验码，用来指示接收的数据是否正确。
2．面向字符的同步协议
IBM公司的二进制同步通信协议（BSC）特点是一次传送由若干个字符组成的数

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注：
SDLC规定A场和C场的宽度为8位或16 位。接收方必须检查每个地址字节的第一位，如果为“0”，则后边跟着另一个地址字节；若为“1”，则该字节就是最后一个地址字节。同样，如果控制场第一个字节的第一位为“0”，则还有第二个控制场字节，否则就只有一个字节。
面向比特同步协议的帧格式
信息场（I）:要传送的数据校验场（FC）:16位循环冗余校验码CRC。其生成多项式为CCITT多项式X16+X12+X5+1。除了标志场和自动插入的“0”位外，所有的信息都参加CRC计算。
ETX：文终字符（End of Text），用于最后一个分数据块后面。
校验码：对从SOH开始直到ETX（或ETB）字段进行校验，校验方式可以是奇偶校验或CRC校验。
转义字符DLE
数据透明: 将特定字符作为普通数据处理的能力
实现方法：协议中设置转义字符DLE（Data Link
Escape 注：
0110000111
2．面向字符的同步协议
特点： ① 一次传送由若干个字符组成的数据块， ② 规定了10个特殊字符作为这个数据块的开
头与结束标志以及整个传输过程的控制信息，它们也叫做通信控制字。
最有代表性的面向字符的协议： IBM公司的二进制同步通信协议（BSC）
面向字符同步协议的帧格式
SYN：同步字符（Synchrunous Character），表示一帧的开始
式下的串行通信编程应用； ◆ 学会采用BIOS或DOS调用方式利用串行接口来发
送/接收一个字符。
第8章串行通信接口
本章目录：
8.1 串行通信的基本概念 8.2 串行接口标准 8.3 异步通信接口 8.4 通信接口的BIOS调用及DOS调用习题与思考题
8.1 串行通信的基本概念
8.1.1 串行通信的特点 8.1.2 数据通信方式 8.1.3 串行通信方式 8.1.4 信息的校验方式 8.1.5 传输速率与传送距离 8.1.6 信号的调制与解调 8.1.7 串行接口的基本结构和基本功能
② 国际标准化组织ISO的高级数据链路控制规程HDLC （High Level Data Link Conrtol）
③ 美国国家标准协会的先进数据通信规程ADCCP （Advancde Data Communications Control Procedure）
面向比特同步协议的帧格式
标志字符: 01111110 地址场(A): 与之通信的次站的地址控制场(C): 可规定若干个命令
8.1.3 串行通信方式
根据时钟控制方式可分为:
异步通信方式
通信的发送设备与接收设备使用各自的时钟控制工作，要求双方的时钟尽量一致，但接收端的时钟完全独立于发送端，由自己内部的时钟发生器产生，所以实际频率总是有差异的。
同步通信方式
通信的双方使用同一个时钟控制数据的发送和接收，发送端与接收端的时钟必须严格一致。
SOH：序始字符（Start OF Header），表示标题的开始。
标题：包括源地址、目标地址和路由指示等信息。
面向字符同步协议的帧格式
STX：文始字符（Start Of Text）,标志着传送正文的开始。
ETB：组终字符（End of Trandmission Block）,用于每个分数据块后面
串行通信协议
通信协议: 通信双方的一种约定。约定中包括对数
据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、纠错方式以及控制字符定义等问题作出统一规定，通信双方必须共同遵守。因此，也叫做通信控制规程，或称传输控制规程
串行通信协议分类
异步协议
通信协议同步协议
面向字符面向比特
1．起止式异步协议
特点: ① 按字符传输； ② 靠起始位和停止位来实现字符的界定或同
DLE本身也是特定字符，当它出现在数据块中时，也要在它前面再加上另一个DLE。这种方法叫字符填充。
3．面向比特的同步协议
特点： ① 所传输的一帧数据可以是任意位； ② 靠约定的位组合模式标志帧的开始和结束。最有代表性的面向比特的协议：
① IBM的同步数据链路控制规程SDLC （Synchronous Data Conrtol）
② 键盘到主机键盘接口电路的按键扫描码传送、
8.1.1 串行通信的特点
串行通信特点： ① 信息在一个方向上传输，只占用一根通信
线，因此在这根传输线上既传送数据信息又传送联络控制信息； ② 信息格式有固定的要求； ③ 需要进行逻辑电平转换。
8.1.2 数据通信方式
串行通信中，数据通常是在两个站（如终端和微机）之间进行传送，按照同一时刻数据流的方向可分成三种基本传送模式
“0”位插入和删除技术
“0”位插入和删除技术：
为了把信息场中同标志字节相同的字符与标志区分开。
具体作法：
发送端在发送所有信息（除标志字节外）时，只要遇到连续5个“1”，就自动插入一个“0”；当接收端在接收数据时（除标志字节外），如果连续接收到5个“1”，就自动将其后的一个“0” 删除，以恢复信息的原有形式。这种“0”位的插入和删除过程是由硬件自动完成的。
步； ③ 字符之间没有固定的时间间隔要求； ④ 可靠性高； ⑤ 附加位，降低了传输效率。
异步传输模式的字符格式
或2位的停止位
异步传输模式的字符格式
传送时，数据的低位在前，高位在后。例：
要传送一个字符“C“，C的ASCII码为 43H（1000011），要求一位停止位，采用偶校验，数据有效位7位，则一帧信息为：
并行传输与串行传输
并行传输：数据代码的每一位各占一条传输线，在两个数据部件之间一次并行传输n位数据。适合近距离高速传输。例：计算机内CPU与主存之间的数据传输。
串行传输：
数据代码的所有位顺序串行排列成数据流，在一条线缆上逐位传输。适宜远距离数据传输
例：①通信网中服务器与站点之间及各站点间的数据传输。
德才兼备知行合一
第八章串行通信接口
微机接口技术
第8章串行通信接口
学习目标：
◆ 掌握串行通信的基本概念； ◆ 掌握RS-232C串行接口标准；了解RS-422、RS-
423、RS-485串行接口标准的特点及应用场合； ◆ 理解串行接口芯片INS 8250的内部结构及外部
特性，掌握INS 8250的内部寄存器及编程方法； ◆ 重点掌握利用INS 8250实现查询方式和中断方