第七章串行通信接口8251
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Control Procedure）。
③ISO的HDLC（High Level Data link Control）高级数据 链路控制规程。
④DEC公司DDCMP（Digital Data Communication Message protocol）。
第七章串行通信接口8251
2.协议的特点： 1）所传输的一帧（frame）数据（或称数据包）可以是任意二进
收送数据，这样的传送方式就是半双工（Half Duplex）制， 如图8.2所示。
•A站
•B站
•发送器
•发送器
•接收器
•接收器
•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
第七章串行通信接口8251
高了抗共模干扰的能力。
因为是两条传输线的电位差决定逻辑电平
AA´-BD ´ <-2V，表示“1”
AA´-BD ´ >+2V，表示“0”
（2）传输速率 10Mbps（<15m时）
90Kbps（<1200m时）
2.连接
•平衡发送器
•差动接收器
•A •RS-422A电平 •A´
•MC3487
•TTL •MC3486
1.电气特性 RS-232对电气特性，逻辑电平和各种信号线的功能都作了规定。
逻辑“1”=-3V～-15V “0”=+3V～+15V
与TTL逻辑电平不一样，可用TTL/EIA电平转换器进行，如 MC1488，MC1489IC。
第七章串行通信接口8251
•+15V •+15V
•TTL
•EIA电平 •MC1488
•FM
•f1 •PM
•f2 •0度
第七章串行通信接口8251
•180度
三、信息的检错与纠错 串行数据在传输过程中，由于干扰而引起误 码是难免的，
这直接影响通信系统的可靠性，对通信中的检/纠错能力是衡是 一个通信系统的重要内容。
检错：如何发现传输中的错误，称为检错。 纠错：如何消除错误，称为纠错 例：奇偶校验检错
是指每秒所传输的字符数，这个概念使用少。 字符速率与波特率的关系： 1个字符：1个起始位+8个数据位+1个偶数位+2个终止位=12 位 如果波特率：12000 则字符速率：12000/12=1000字符/s
第七章串行通信接口8251
§8.3 串行通信的数据格式
通信协议： 是指通信双方的一种约定，包括对数据格式、同
•
调制器(Modulator)是一个波形变换器,它将基带数
字的波形变换成适合于模拟信道传输的波形。
•
解调器是一个波形识别器,将模拟信号恢复成原来的数
字信号。
•
•010010 •调制器
•010010 •解调器
第七章串行通信接口8251
•3. 调制方法:
•最基本的调制方法有以下几种：
•（1）调幅（AM）
•调 •制 •解
•口
•SG •DCD
•调 •器
•调
•制
•专用电话线
•解 •调
•器
•TXD •RXD •2 •RTS •终
•CTS •DSR •┇ •SG •端
•DCD
•采用MODEM时RS-232信号线的第七使章用串行通信接口8251
二、RS-422/RS-423接口标准
1.特点：
（1）采用平衡发送器和差动接收器，由于是双线传输，大大提
第七章串行通信接口8251
二、数据传送的方式
数字信号的传输有并行传输和串行传输 并行传输是多位二进制数据可以同时传输，提高数据传输的效
率。通常以8位、16 位或32位的数据宽度同时进行传输。每 一位都要有自己的数据传输线和发送接收器件，在时钟脉冲 的作用下数据从一端送往另一端。 串行通信是指在单根导线上将二进制数据一位一位顺序传送， 特别适合于远距离传送。对于离计算机较近的外部设备如鼠 标、绘图仪、终端等，也常常采用串行方式交换数据。
•14
•RXD •TXD •DTR •GND
•2 •3 •4 •5
•6 •DSR
•7 •8 •9
•RTS •CTS •RI
•DB-25型连接器
•DB-9型连接器
第七章串行通信接口8251
• 2.电缆长度
• RS-232直接连接的最大物理距离15M，通信速率<20Kbps。
• 3.RS-232C接口信号的定义
•解，因此，在数据字符前插入转义字符DLE，以示区别。这种
•方式称为“字符填充”。
第七章串行通信接口8251
三、面向比特的同步通信数据格式 1.最有代表性的是： ①IBM的SDLC（Synchronous Data Link Control），同步
数据链路控制规程。 ②ANSI的ADCCP（Advanced Data Communication
二、信号的调制和解调
计算机的通信是要求传送数字信号，而在进行远程数据通 信时，线路往往是借用现有的公用电话网，但是，电话网是为 音频模拟信号的设计的。一般为300～3400Hz，不适合于数据 信号。
因此需要对二进制信号进行调制，以适合在电话网上传输 相应的音频信号，在接收时，需要进行解调，还原成数字信号。
1个地址），如下图所示。
第七章串行通信接口8251
•13
•发送电流（-•）11
•发送电流（+）•9
•DCD •8
•GND •7
•DSR •6
•CTS •5
•RTS •4
•RXD
•3 •2
•TXD •1
•25 •（-）接收电流
•22
②DB-9型 9针，9针全
•20
用，如下图。
•1•8（+）接收电流 •DCD •1
方阵码检错 循环冗余码（CRC）检错 方阵码检错技术： 采用奇偶校验与“检验和”的综合。 ①7位编码后附加1位奇偶位。
第七章串行通信接口8251
②若干个字符组成一个数据块列成方阵，列向按位相加产生
一个单字节检验和附加到数据块未尾。
1101001 0
0100000 1 1010101 0
•奇偶位
1111001 1
•B
•B´
第七章串行通信接口8251
2）RS-423 1.连接：
•单端发送器
•差动接收器
•RS-423A电平 •+
•TTL
•-
• 2.特点：
• ①采用单端发送器和差动接收器，由于是差动接收器，提高了
抗 共模干扰能力。
• ②数传率：100Kbps/90m时
•
1Kbps/1200m时
• ③逻辑“1”，4V～6V
制位。 2）通过约定的位组合模式（标志字节）来标志帧的开始和结束。
注意： ①HDLC作为国际标准ISO3309； ②ADCCP作为美国国家标准； ③我国相应国家标准GB-7496，这几个协议均大同小异。
第七章串行通信接口8251
§8.4 串行接口标准
一、EIA-RS-232接口标准 RS-232标准是美国EIA（电子工业联合会）与BELL等公司一 起开发的，1969年公布的通信协议，适合的数传率：0～ 20Kbps。
•数字信号
•10 10 10 10
•计算机
•MODEM
•模拟信号 •1 0 1 0
•数字信号
•MODEM
•CRT
•图8.3 调制电话线
第七章串行通信接口8251
• 1. 什么叫调制?
•
所调调制就是进行波形变换。或者说进行频谱变换，就
是将基带数字信号的频谱变换成适合于在模拟信道中传输的
频谱。
• 2. 作用:
• 25线：数据线4条（2，3，14，16）
•
控制线11条（4，5，6，8，12，13，19，20，22，
23）
•
定时信号线3条（15，17，24）
•
地线2条（1，7）
•
备用5条（9，10，11，18，25）
•
未定义
• 4.信号线的连接
• 1）近距离连接（<15m）
•
只用3条线（发送线TXD，接收线RXD第，七章信串行号通信地接口线825）1
•起始位
•停 •止
•闲 •位
•0
•数据位
•位
•低
•高 •校验位
•应用：早期电传机
•1 •0 •0 •0 •1
•2.特点：是一个字符一个字符传输
第七章串行通信接口8251
•二、面向字符的同步通信格式 •1.功能： • 是一次传送若干个字符组成的数据块，并且规定了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。 •2.数据格式（一帧）
Fra Baidu bibliotek
1100001 1
0000100 1
四、传输速率
1. 波特率：
是指在串行通信中，在基本波传输的情况下，每秒钟传送的
二进制脉冲的数目。
用波特率表示：即1波特=bit/s （位/秒）
第七章串行通信接口8251
常用的标准波特率：110，300，1K，1.2K，2.4K，4.8K， 9.6K，19.2K，56K 2.字符速率：
•同步协议 •面向比特（Bit）
•分类
•面向字节计数
•异步协议
第七章串行通信接口8251
• 一、起止式异步通信数据格式
• 1.格式
•①每个字符总是以起始位开始（“0”），以停止位（“1”） 结束。
•②字符之间没有时间间隔要求
•③字符后一位校验位（可没有）
•1 •0 •1 •0 •0 •0 •1 •0 •1 •空
•SYN •SYN •SOH •标题 •STX •数据块 •ETB/ETX•块校验
第七章串行通信接口8251
•3.特定字符的定义：
•SYN：同步字符（Synchronous），表示一帧的开始；
•SOH：序起字符（Start of Header），表示标题的开始；
•标题：包括原地址，目的地址，路由指示等信息；
第七章串行通信接口8251
•§8.2 串行传送的几个问题
一、串行数据传送方向
串行通信中，数据通常是在二个站（点对点）之间进行 传送，按照数据流的方向可分成三种传送模式:全双工、半双
工、单工
1.全双工(Full Duplex） 数据的发送和接收分别由两根可以在两个不同的站点同
时发送和接收的传输线进行传送，通信双方都能在同一时刻 进行发送和接收操作，选择的传送方式称为全双工制。
•0
•即载波的振幅随基带数字信号而变化.
• “1”对应有载波
• “0” 对应无载波
•AM
10011
•（2）调频（FM） • 即载波频率随数字信号而变化 • “0”对应”f1” • “1”对应“f2”
•(3)调相（PM） • 即载波初始相位随基带数字信号 而变化. • “ 0”对应相位0度 • “1”对应相位180度
步方式，传送速度、传送步骤、检纠错方式等问题作出统一 规定。也称通信控制规程。
•ISO（Inter national Standard Organization）国际标准化组织。 •OSI（Open System Interconnection）开放系统互连参考模型。
•面向字符（character Oriented）
•A机
•2 •TXD •3 •RXD •7
•B机
•2 •3 •TXD •7 •RXD
•4 •5 •6•20
•4 •5 •6•20
• 2.远距离连接（>15m）
• 1）需用MODEM和专用电话线
• 2）需用2～9条信号线（在接口与MODEM之间）
•计 •算 •机
•接
•2
•TXD •RXD
•RTS
•┇ •CTS •DSR
•STX：文始字符（Start of Text），表示正文开始。
•FTB/ETX：组终/文终字符（End of Text）
•
ETB（End of Transmission Block）
• 特点：
•①一次传送是一个数据块，传输效率提高了；
•②采用了一些传输控制字，增加了通信控制能力和校验能力；
•③存在问题：由于数据字符与特定字符可能代码相同，发生误
•RS-232
•+15V
•TTL •MC1489
• 采用EIA电平比TTL电平具有更强的抗干扰性能。
• 另外，使用MAX232电平转换省电,可连接二对收/发线，只 用单电源。
• 2.机械特性 • 1）连接器（Connector） • 常用二种： • ①DB-25型，25脚，只用9个信号（2个数据线，6个控制线，
• 逻辑“0”，-4V～-6V
第七章串行通信接口8251
三、RS-485接口标准
1.特点： （1）兼容RS-422A，扩展RS-422A的功能； （2）允许在电路中有多个发送器和允许一个发送器驱动多个
第七章串行通信接口8251
•A站 •发送器 •接收器
•B站
•接收器 •发送器
•图8.1 全双工方式示意图
特点：①每一端都有发送器和接收器 ②有二条传送线
应用：交互式应用，远程监测控制 2.半双工（Half Duplex）
使用同一根传输线，既可发送数据又可接收数据，但不能同时
第七章串行通信接口8251
第七章串行通信接口 8251
2020/12/5
第七章串行通信接口8251
§8.1 接口功能与数据传输方式
•一、接口功能
• 接口的功能是在系统总线和I/O设备之间传输信号，
提供缓冲，满足接口两边时序要求。
•寻址功能 •输入输出功能 •数据转换功能 •联络功能
•中断管理功能 •复位功能 •可编程功能 •错误检测功能
③ISO的HDLC（High Level Data link Control）高级数据 链路控制规程。
④DEC公司DDCMP（Digital Data Communication Message protocol）。
第七章串行通信接口8251
2.协议的特点： 1）所传输的一帧（frame）数据（或称数据包）可以是任意二进
收送数据，这样的传送方式就是半双工（Half Duplex）制， 如图8.2所示。
•A站
•B站
•发送器
•发送器
•接收器
•接收器
•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
第七章串行通信接口8251
高了抗共模干扰的能力。
因为是两条传输线的电位差决定逻辑电平
AA´-BD ´ <-2V，表示“1”
AA´-BD ´ >+2V，表示“0”
（2）传输速率 10Mbps（<15m时）
90Kbps（<1200m时）
2.连接
•平衡发送器
•差动接收器
•A •RS-422A电平 •A´
•MC3487
•TTL •MC3486
1.电气特性 RS-232对电气特性，逻辑电平和各种信号线的功能都作了规定。
逻辑“1”=-3V～-15V “0”=+3V～+15V
与TTL逻辑电平不一样，可用TTL/EIA电平转换器进行，如 MC1488，MC1489IC。
第七章串行通信接口8251
•+15V •+15V
•TTL
•EIA电平 •MC1488
•FM
•f1 •PM
•f2 •0度
第七章串行通信接口8251
•180度
三、信息的检错与纠错 串行数据在传输过程中，由于干扰而引起误 码是难免的，
这直接影响通信系统的可靠性，对通信中的检/纠错能力是衡是 一个通信系统的重要内容。
检错：如何发现传输中的错误，称为检错。 纠错：如何消除错误，称为纠错 例：奇偶校验检错
是指每秒所传输的字符数，这个概念使用少。 字符速率与波特率的关系： 1个字符：1个起始位+8个数据位+1个偶数位+2个终止位=12 位 如果波特率：12000 则字符速率：12000/12=1000字符/s
第七章串行通信接口8251
§8.3 串行通信的数据格式
通信协议： 是指通信双方的一种约定，包括对数据格式、同
•
调制器(Modulator)是一个波形变换器,它将基带数
字的波形变换成适合于模拟信道传输的波形。
•
解调器是一个波形识别器,将模拟信号恢复成原来的数
字信号。
•
•010010 •调制器
•010010 •解调器
第七章串行通信接口8251
•3. 调制方法:
•最基本的调制方法有以下几种：
•（1）调幅（AM）
•调 •制 •解
•口
•SG •DCD
•调 •器
•调
•制
•专用电话线
•解 •调
•器
•TXD •RXD •2 •RTS •终
•CTS •DSR •┇ •SG •端
•DCD
•采用MODEM时RS-232信号线的第七使章用串行通信接口8251
二、RS-422/RS-423接口标准
1.特点：
（1）采用平衡发送器和差动接收器，由于是双线传输，大大提
第七章串行通信接口8251
二、数据传送的方式
数字信号的传输有并行传输和串行传输 并行传输是多位二进制数据可以同时传输，提高数据传输的效
率。通常以8位、16 位或32位的数据宽度同时进行传输。每 一位都要有自己的数据传输线和发送接收器件，在时钟脉冲 的作用下数据从一端送往另一端。 串行通信是指在单根导线上将二进制数据一位一位顺序传送， 特别适合于远距离传送。对于离计算机较近的外部设备如鼠 标、绘图仪、终端等，也常常采用串行方式交换数据。
•14
•RXD •TXD •DTR •GND
•2 •3 •4 •5
•6 •DSR
•7 •8 •9
•RTS •CTS •RI
•DB-25型连接器
•DB-9型连接器
第七章串行通信接口8251
• 2.电缆长度
• RS-232直接连接的最大物理距离15M，通信速率<20Kbps。
• 3.RS-232C接口信号的定义
•解，因此，在数据字符前插入转义字符DLE，以示区别。这种
•方式称为“字符填充”。
第七章串行通信接口8251
三、面向比特的同步通信数据格式 1.最有代表性的是： ①IBM的SDLC（Synchronous Data Link Control），同步
数据链路控制规程。 ②ANSI的ADCCP（Advanced Data Communication
二、信号的调制和解调
计算机的通信是要求传送数字信号，而在进行远程数据通 信时，线路往往是借用现有的公用电话网，但是，电话网是为 音频模拟信号的设计的。一般为300～3400Hz，不适合于数据 信号。
因此需要对二进制信号进行调制，以适合在电话网上传输 相应的音频信号，在接收时，需要进行解调，还原成数字信号。
1个地址），如下图所示。
第七章串行通信接口8251
•13
•发送电流（-•）11
•发送电流（+）•9
•DCD •8
•GND •7
•DSR •6
•CTS •5
•RTS •4
•RXD
•3 •2
•TXD •1
•25 •（-）接收电流
•22
②DB-9型 9针，9针全
•20
用，如下图。
•1•8（+）接收电流 •DCD •1
方阵码检错 循环冗余码（CRC）检错 方阵码检错技术： 采用奇偶校验与“检验和”的综合。 ①7位编码后附加1位奇偶位。
第七章串行通信接口8251
②若干个字符组成一个数据块列成方阵，列向按位相加产生
一个单字节检验和附加到数据块未尾。
1101001 0
0100000 1 1010101 0
•奇偶位
1111001 1
•B
•B´
第七章串行通信接口8251
2）RS-423 1.连接：
•单端发送器
•差动接收器
•RS-423A电平 •+
•TTL
•-
• 2.特点：
• ①采用单端发送器和差动接收器，由于是差动接收器，提高了
抗 共模干扰能力。
• ②数传率：100Kbps/90m时
•
1Kbps/1200m时
• ③逻辑“1”，4V～6V
制位。 2）通过约定的位组合模式（标志字节）来标志帧的开始和结束。
注意： ①HDLC作为国际标准ISO3309； ②ADCCP作为美国国家标准； ③我国相应国家标准GB-7496，这几个协议均大同小异。
第七章串行通信接口8251
§8.4 串行接口标准
一、EIA-RS-232接口标准 RS-232标准是美国EIA（电子工业联合会）与BELL等公司一 起开发的，1969年公布的通信协议，适合的数传率：0～ 20Kbps。
•数字信号
•10 10 10 10
•计算机
•MODEM
•模拟信号 •1 0 1 0
•数字信号
•MODEM
•CRT
•图8.3 调制电话线
第七章串行通信接口8251
• 1. 什么叫调制?
•
所调调制就是进行波形变换。或者说进行频谱变换，就
是将基带数字信号的频谱变换成适合于在模拟信道中传输的
频谱。
• 2. 作用:
• 25线：数据线4条（2，3，14，16）
•
控制线11条（4，5，6，8，12，13，19，20，22，
23）
•
定时信号线3条（15，17，24）
•
地线2条（1，7）
•
备用5条（9，10，11，18，25）
•
未定义
• 4.信号线的连接
• 1）近距离连接（<15m）
•
只用3条线（发送线TXD，接收线RXD第，七章信串行号通信地接口线825）1
•起始位
•停 •止
•闲 •位
•0
•数据位
•位
•低
•高 •校验位
•应用：早期电传机
•1 •0 •0 •0 •1
•2.特点：是一个字符一个字符传输
第七章串行通信接口8251
•二、面向字符的同步通信格式 •1.功能： • 是一次传送若干个字符组成的数据块，并且规定了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。 •2.数据格式（一帧）
Fra Baidu bibliotek
1100001 1
0000100 1
四、传输速率
1. 波特率：
是指在串行通信中，在基本波传输的情况下，每秒钟传送的
二进制脉冲的数目。
用波特率表示：即1波特=bit/s （位/秒）
第七章串行通信接口8251
常用的标准波特率：110，300，1K，1.2K，2.4K，4.8K， 9.6K，19.2K，56K 2.字符速率：
•同步协议 •面向比特（Bit）
•分类
•面向字节计数
•异步协议
第七章串行通信接口8251
• 一、起止式异步通信数据格式
• 1.格式
•①每个字符总是以起始位开始（“0”），以停止位（“1”） 结束。
•②字符之间没有时间间隔要求
•③字符后一位校验位（可没有）
•1 •0 •1 •0 •0 •0 •1 •0 •1 •空
•SYN •SYN •SOH •标题 •STX •数据块 •ETB/ETX•块校验
第七章串行通信接口8251
•3.特定字符的定义：
•SYN：同步字符（Synchronous），表示一帧的开始；
•SOH：序起字符（Start of Header），表示标题的开始；
•标题：包括原地址，目的地址，路由指示等信息；
第七章串行通信接口8251
•§8.2 串行传送的几个问题
一、串行数据传送方向
串行通信中，数据通常是在二个站（点对点）之间进行 传送，按照数据流的方向可分成三种传送模式:全双工、半双
工、单工
1.全双工(Full Duplex） 数据的发送和接收分别由两根可以在两个不同的站点同
时发送和接收的传输线进行传送，通信双方都能在同一时刻 进行发送和接收操作，选择的传送方式称为全双工制。
•0
•即载波的振幅随基带数字信号而变化.
• “1”对应有载波
• “0” 对应无载波
•AM
10011
•（2）调频（FM） • 即载波频率随数字信号而变化 • “0”对应”f1” • “1”对应“f2”
•(3)调相（PM） • 即载波初始相位随基带数字信号 而变化. • “ 0”对应相位0度 • “1”对应相位180度
步方式，传送速度、传送步骤、检纠错方式等问题作出统一 规定。也称通信控制规程。
•ISO（Inter national Standard Organization）国际标准化组织。 •OSI（Open System Interconnection）开放系统互连参考模型。
•面向字符（character Oriented）
•A机
•2 •TXD •3 •RXD •7
•B机
•2 •3 •TXD •7 •RXD
•4 •5 •6•20
•4 •5 •6•20
• 2.远距离连接（>15m）
• 1）需用MODEM和专用电话线
• 2）需用2～9条信号线（在接口与MODEM之间）
•计 •算 •机
•接
•2
•TXD •RXD
•RTS
•┇ •CTS •DSR
•STX：文始字符（Start of Text），表示正文开始。
•FTB/ETX：组终/文终字符（End of Text）
•
ETB（End of Transmission Block）
• 特点：
•①一次传送是一个数据块，传输效率提高了；
•②采用了一些传输控制字，增加了通信控制能力和校验能力；
•③存在问题：由于数据字符与特定字符可能代码相同，发生误
•RS-232
•+15V
•TTL •MC1489
• 采用EIA电平比TTL电平具有更强的抗干扰性能。
• 另外，使用MAX232电平转换省电,可连接二对收/发线，只 用单电源。
• 2.机械特性 • 1）连接器（Connector） • 常用二种： • ①DB-25型，25脚，只用9个信号（2个数据线，6个控制线，
• 逻辑“0”，-4V～-6V
第七章串行通信接口8251
三、RS-485接口标准
1.特点： （1）兼容RS-422A，扩展RS-422A的功能； （2）允许在电路中有多个发送器和允许一个发送器驱动多个
第七章串行通信接口8251
•A站 •发送器 •接收器
•B站
•接收器 •发送器
•图8.1 全双工方式示意图
特点：①每一端都有发送器和接收器 ②有二条传送线
应用：交互式应用，远程监测控制 2.半双工（Half Duplex）
使用同一根传输线，既可发送数据又可接收数据，但不能同时
第七章串行通信接口8251
第七章串行通信接口 8251
2020/12/5
第七章串行通信接口8251
§8.1 接口功能与数据传输方式
•一、接口功能
• 接口的功能是在系统总线和I/O设备之间传输信号，
提供缓冲，满足接口两边时序要求。
•寻址功能 •输入输出功能 •数据转换功能 •联络功能
•中断管理功能 •复位功能 •可编程功能 •错误检测功能