第九章串行输入输出系统

串口的基本结构
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二、串行接口的基本结构
数据总线 收发器
控制 信号 逻辑
中断请求 读 写
状态 寄存器
控制 寄存器
数据输入寄存器
输入移位寄存器
输出移位寄存器
地址
译码
cs 数据输出寄存器
联络信号
串行输入 接收时钟 发送时钟 串行输出
各种寄存器作用
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（1）输出缓冲寄存器：
接收CPU从数据总线上送来的并行数据，并加 以保存。
接收时钟 发送时钟 串行输出
9.1.2串行通信基础
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9.1.2串行通信基础
一. 数据传输率 二. 串行通信的连接方式 三. 信号的调制和解调 四. 串行通信的检错和纠错
一.数据传输速率
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一、数据传输率
数据传输率：是指单位时间内传输的信息量，可用比 特率和波特率来表示。 1. 比特率＆波特率
⑴比特率：每秒传输的二进制位数，单位为bit/s
（ bps）表示。
⑵ 波特率：每秒传输的符号数，若每个符号所含的
信息量为1比特，则波特率等于比特率。单位为
Baud。它是衡量串行通信速率的重要指标。
2.发送/接收时钟
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2. 发送/接收时钟（Txc /Rxc）
发送数据时，发送数 据器总 线在发送时
CPU取走。
控制寄存器
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（5）控制寄存器：
它接收CPU送来的控制字，由控制字的内容，决 定通信时的传输方式以及数据格式等。
例如：
采用异步方式还是同步方式；
数据字符的位数；
有无奇偶校验，是奇校验还是偶校验；
停止位的位数等参数。
状态寄存器
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（6）状态寄存器： 状态寄存器中存放着接口的各种状态信息，如：
内容简介
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9.1 串行接口系统概述
9.1.1串行I/O接口 9.1.2串行通信基础 9.1.3串行通讯协议 9.1.4 RS-232C串行通信标准
9.1.1 Page 4
9.1.1 串行I/O接口
串行通 信方式
异步方式 串行异步接口 通用异步收发器
同步方式 串行同步接口 通用同步收发器
输出移位寄存器
2
cs 数据输出寄存器
外部设备
联络信号
串行输入
接收时钟 发送时钟
3
串行输出
接收过程
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接收 过程
CPU
数据总线 收发器
控制 信号 逻辑
3
状态 2
控制
寄存器
寄存器
中断请求
2
读
写
数据输入寄存器
2
输入移位寄存器
输出移位寄存器
地址
译码
cs 数据输出寄存器
外部设备
联络信号
串行输入 1
收发器
钟作用下将输出移位寄存器的
数据按位串行移位输出； 中 断 请 求
控制
信号
读
逻辑
写
接受数据时，接受器在接收时
钟作用下对来自通信线上的串
行数据按位串行移地入址 输入移位
寄存器。
译码
状态 寄存器
控制 寄存器
数据输入寄存器
输入移位寄存器
输出移位寄存器
cs 数据输出寄存器
联络信号
串行输入 接收时钟 发送时钟 串行输出
收/发时钟频率与波特率之间的关系：
Biblioteka Baidu发/接 送 时 收 的 钟 频频 波特 波率 特因子
一般波因子取1, 16, 32和64等。 对于异步通信，常采用16； 对于同步通信，则必须取1。
二.串行通信的 连接方式
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二、串行通信的连接方式
1. 单工连接
A
B
用一条线，只能一个方向传送。
2. 半双工连接 A
B
用一条线，两个设备A、B之间可交替地进行双向数据传送， 但不能同时发送或同时接收。
3. 全双工连接 A
B
用两条线，两个设备A、B之间可同时进行双向数据传送。
三.信号的调制 ＆解调
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三、信号的调制和解调
计算机通过串行口发送出去或接收到的信息一般只能是调幅制的 数字信息。这种数字信息，只适合于近距离的通信。 远程有线通信大都数是通过电话线传输的，而电话线只能传输调 频制的音频信息。 如果数字信号直接在公用电话网的传输线上传送，高次谐波的衰 减会很厉害，从而使信号到了接收端后将发生严重畸变和失真。
串口的基本功能
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一、串行接口的基本功能
CPU
串行 接口
外部 设备
并行
串行
串行接口与输入输出设备之间以串行方式传送数据； 与CPU之间以并行方式传送数据。
基本功能
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基本功能：
实现串行和并行数据格式之间的转换。 实现数据缓冲功能。 控制功能。接收CPU的命令，输出接口的状态等。
继续
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收/发时钟直接决定了通信线路上数据传输的速率，对于收/发 双方之间数据传输的同步有十分重要的作用。 为了提高串行通信的抗干扰能力，往往用多个时钟调制一个二 进制数据。
3.波特因子
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3. 波特因子（Factor）
波特因子：是发送/接收1位所需要的时钟脉冲个数；
单位是个/位。
发送
CPU
串行 接口
外部 设备
接收
接收 数据
串行接口将串行输入的数据转换成并行数据，并
要对有效数据进行“解包”（去掉起始位、校验
位和停止位）和奇偶校验，然后等待CPU取走。
发送过程
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发送 过程
CPU
数据总线 收发器
控制 信号 逻辑
地址 译码
状态 2
寄存器
控制 寄存器
中断请求
2
读
写
1
数据输入寄存器 输入移位寄存器
（2）输出移位寄存器：
它接收从输出缓冲器送来的并行数据，以发送时 钟的速率把数据逐位移出，即将并行数据转换为串行 数据输出。
继续
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（3）输入移位寄存器：
它以接收时钟的速率把出现在串行数据输入线 上的数据逐位移入，当数据装满后，并行送往输入 缓冲寄存器，即将串行数据转换成并行数据。
（4）输入缓冲寄存器： 它从输入移位寄存器中接收并行数据，然后由
第九章 串行输入/输出系统
9.1 串行接口系统概述 9.2 可编程串行口控制器8250
9.1
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9.1 串行接口系统概述
数据在单条传输线上，一比特接一比特地按顺序
传送的方式称为串行通信。
特点＆适用场合 Page 2
串行通 信特点
优点：节省通信线路。 缺点：数据传输效率低。
适用 场合
适合于远距离传送，可以从几米到数千 公里。 对于长距离、低速率的通信，串行通信 往往是唯一的选择。
输出缓冲区是否空，输入字符是否准备好等。
在通信过程中，当符合某种状态时，接口中的 状态检测逻辑将状态寄存器的相应位置“1”，以便 让CPU查询。
串口工作过程
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三、串行接口的工作过程
发送 数据
串行接口将CPU送来的并行数据转换成串行数 据，并对有效数据“包装”，即：加上起始位、 产生奇偶校验位和停止位，再发送出去。