第4章串行通信与接口(1)
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*同步通信：将许多字符组成一个信息组，这样字符 可以一个接一个传输，但是，在每组信息(通常称为 信息帧)的开始要加上同步字符，在没有信息要传输 时，要添上空字符，因为同步方式不允许有间隙； 一般将同步字符和空字符用同一个代码。
*同步方式和异步方式比较：
同步方式的信息有效率高。 同步方式需传输时钟信号。
DCE 调制解调器
EIA-232/V.24 的信号定义
RS-232-C
DTE-A
①置DTR；TxD发 送电话号码
DCE-A
网络
②置RI
③置DTR
DCE-B
DTE-B
EIA-232/ V.24 接口
⑦置RTS ⑧置CTS
调制解调器
调制解调器
④产生载波；置DSR
EIA-232/ V.24 接口
⑤检测载波；置CD和DSR；产生载 波
RS-232-C
机械特性：DB25型，25Pin，DTE端为插针，DCE端为插 孔。
电气特性：逻辑1输出为-5V~-15V，逻辑0输出为+5V~+ 15V，逻辑1接收为-3V~25V，逻辑0接收为+3V~+25V。输 入输出均需要电平转换电路（如MC1488/1489）。
功能特性：主要引脚的作用，TD/RD为发送/接收数据， DTR/DSR为数据终端准备好/数据设备准备好，RTS/CTS 为请求/允许发送，RI/CD为振铃指示/载波检测（用于 MODEM）。
规程特性：DTE置DTR为ON，DCE置DSR为ON（建立连接）， DTE要发送数据时置RTS，DCE置CTS，则DTE可通过TD/RD 发送/接收数据。结束时拆除连接，即DTE将DTR置OFF， DCE将DSR置OFF（简化）。
RS-232-C
用户环境 信号线与控制线
信号线与控制线 用户环境
DTE
时钟一起发送。
数据
7 10
7 10
时钟
CP1 编码 解码
7 10
7 10
CP
串行通信的同步方式
• 发送时钟：发送端需要用时钟决定每一位对应 的时间长度，叫发送时钟；
• 接收时钟：接受端需要用时钟决定每一位对应 的时间长度，叫接收时钟；
• 上述两个时钟的频率可以是位传输率的16、32、 64倍，叫波特率因子；
RS-232-C
• DTE (Data Terminal Equipment) 是数据 终端设备，是具有一定的数据处理能力和 发送、接收数据能力的设备。
• DCE (Data Circuit-terminating Equipment)是数据电路端接设备，它在 DTE 和传输线路之间提供信号变换和编码 的功能，并且负责建立、保持和释放数据 链路的连接。
第4章 串行通信及接口
第4章 串行通信及接口
• 串行通信的基本概念 • 可编程串行接口芯片-Ins 8250A • 习题
串行通信的基本概念
• 数字信号的并行传输和串行传输
D0
7
10
7
10
CP1 CP2
OUT XXXH，AL
IN AL，XXXH
CPU
CPU
D7
STR ACK
串行通信的基本概念
• 全双工方式和半双工方式
• 在同样的传输率下，同步传输时实际字符传输 率要比异步传输时高。
数据编码技术
曼彻斯特/差分~编码
数字数据
数字传输
调制解调
PCM
模拟数据
模拟传输
调制解调（频分复用）
数据编码技术-数字数据的数字编码
10110010
不归零制编码 时钟
曼彻斯特编码 差分曼彻斯特编码
数据编码技术-数字数据的模拟编码 技术
⑨DTE-A发送数据；DTE-B接收数据
⑥检测载波；置CD
串行通信的同步方式
• 字符同步方式（异步同步方式，起止式同 步方式）：以字符为单位进行传输，在发 送每个字符之前发送一个同步参考信号。
起
5 奇停间起
/ ~
始 位
8 个
偶 校
来自百度文库止 位
隔
始 位
字验
符位
串行通信的同步方式
• 位同步方式：发送端对每位数据位都带有 同步信息。可以在发送数据的同时发送同
步的时钟脉冲，也可以通过编码将数据和
串行通信的同步方式——举例
• 例１、异步传输过程：设每个字符对应1个起 始位、7个信息位、1个奇偶校验位和1个停止 位，如果波特率为1200bps，那么，每秒钟能 传输的最大字符数为1200/10＝120个。
• 例2 、同步传输：用1200bps的波特率工作， 用4个同步字符作为信息帧头部，奇偶校验， 那么，传输100个字符所用的时间为 8(100+4)/1200＝0.6933s，这就是说，每秒钟 能传输的字符数可达到100/0.6933＝144个。
0 101
1
数据
调幅 调频 调相
串行通信标准
• RS-232-C：EIA1969年发布的串行数据交换 标准。
• RS-449-C：EIA1977年发布的串行数据交换 标准。
• RS-485：适合于点到多点的串行数据交换 标准。
• USB：通用串行总线规范。 • IEEE 1394：Fire Wire－“火线”
• 波特率：每秒钟所传输的数据位数叫波特率； • 信号的发送与侦测：通用异步通信收发器
(UART): universal asynchronous receiver and transmitter
串行通信的同步方式
*异步通信：两个字符之间的传输间隔是任意的，所 以，每个字符的前后都要用一些数据位来做分隔位； 接收方和发送方时钟频率不必完全一样，不超过一 定允许范围即可；
– 全双工方式：用不同的通路同时进行发送和接 收；
– 半双工方式：输入和输出使用同一通路，或者 发送或者接收。
串行通信的基本概念
• 串行通信的同步方式
– 字符同步方式（异步同步方式，起止式同步方 式）：以字符为单位进行传输，在发送每个字 符之前发送一个同步参考信号。
– 位同步方式：发送端对每位数据位都带有同步 信息。可以在发送数据的同时发送同步的时钟 脉冲，也可以通过编码将数据和时钟一起发送。
DCE
串行比特传输 DCE
DTE
用户设施
通信设施 通信环境
用户设施
DTE 通过 DCE与通信传输线路相连
RS-232-C
DTE
计算机 或 终端
(1) 保护地 (2) 发送数据TxD (3) 接收数据RxD (4) 请求发送RTS (5) 允许发送CTS (6) DCE 就绪DSR (7) 信号地 (8) 载波检测CD (20) DTE 就绪DTR (22) 振铃指示RI
*同步方式和异步方式比较：
同步方式的信息有效率高。 同步方式需传输时钟信号。
DCE 调制解调器
EIA-232/V.24 的信号定义
RS-232-C
DTE-A
①置DTR；TxD发 送电话号码
DCE-A
网络
②置RI
③置DTR
DCE-B
DTE-B
EIA-232/ V.24 接口
⑦置RTS ⑧置CTS
调制解调器
调制解调器
④产生载波；置DSR
EIA-232/ V.24 接口
⑤检测载波；置CD和DSR；产生载 波
RS-232-C
机械特性：DB25型，25Pin，DTE端为插针，DCE端为插 孔。
电气特性：逻辑1输出为-5V~-15V，逻辑0输出为+5V~+ 15V，逻辑1接收为-3V~25V，逻辑0接收为+3V~+25V。输 入输出均需要电平转换电路（如MC1488/1489）。
功能特性：主要引脚的作用，TD/RD为发送/接收数据， DTR/DSR为数据终端准备好/数据设备准备好，RTS/CTS 为请求/允许发送，RI/CD为振铃指示/载波检测（用于 MODEM）。
规程特性：DTE置DTR为ON，DCE置DSR为ON（建立连接）， DTE要发送数据时置RTS，DCE置CTS，则DTE可通过TD/RD 发送/接收数据。结束时拆除连接，即DTE将DTR置OFF， DCE将DSR置OFF（简化）。
RS-232-C
用户环境 信号线与控制线
信号线与控制线 用户环境
DTE
时钟一起发送。
数据
7 10
7 10
时钟
CP1 编码 解码
7 10
7 10
CP
串行通信的同步方式
• 发送时钟：发送端需要用时钟决定每一位对应 的时间长度，叫发送时钟；
• 接收时钟：接受端需要用时钟决定每一位对应 的时间长度，叫接收时钟；
• 上述两个时钟的频率可以是位传输率的16、32、 64倍，叫波特率因子；
RS-232-C
• DTE (Data Terminal Equipment) 是数据 终端设备，是具有一定的数据处理能力和 发送、接收数据能力的设备。
• DCE (Data Circuit-terminating Equipment)是数据电路端接设备，它在 DTE 和传输线路之间提供信号变换和编码 的功能，并且负责建立、保持和释放数据 链路的连接。
第4章 串行通信及接口
第4章 串行通信及接口
• 串行通信的基本概念 • 可编程串行接口芯片-Ins 8250A • 习题
串行通信的基本概念
• 数字信号的并行传输和串行传输
D0
7
10
7
10
CP1 CP2
OUT XXXH，AL
IN AL，XXXH
CPU
CPU
D7
STR ACK
串行通信的基本概念
• 全双工方式和半双工方式
• 在同样的传输率下，同步传输时实际字符传输 率要比异步传输时高。
数据编码技术
曼彻斯特/差分~编码
数字数据
数字传输
调制解调
PCM
模拟数据
模拟传输
调制解调（频分复用）
数据编码技术-数字数据的数字编码
10110010
不归零制编码 时钟
曼彻斯特编码 差分曼彻斯特编码
数据编码技术-数字数据的模拟编码 技术
⑨DTE-A发送数据；DTE-B接收数据
⑥检测载波；置CD
串行通信的同步方式
• 字符同步方式（异步同步方式，起止式同 步方式）：以字符为单位进行传输，在发 送每个字符之前发送一个同步参考信号。
起
5 奇停间起
/ ~
始 位
8 个
偶 校
来自百度文库止 位
隔
始 位
字验
符位
串行通信的同步方式
• 位同步方式：发送端对每位数据位都带有 同步信息。可以在发送数据的同时发送同
步的时钟脉冲，也可以通过编码将数据和
串行通信的同步方式——举例
• 例１、异步传输过程：设每个字符对应1个起 始位、7个信息位、1个奇偶校验位和1个停止 位，如果波特率为1200bps，那么，每秒钟能 传输的最大字符数为1200/10＝120个。
• 例2 、同步传输：用1200bps的波特率工作， 用4个同步字符作为信息帧头部，奇偶校验， 那么，传输100个字符所用的时间为 8(100+4)/1200＝0.6933s，这就是说，每秒钟 能传输的字符数可达到100/0.6933＝144个。
0 101
1
数据
调幅 调频 调相
串行通信标准
• RS-232-C：EIA1969年发布的串行数据交换 标准。
• RS-449-C：EIA1977年发布的串行数据交换 标准。
• RS-485：适合于点到多点的串行数据交换 标准。
• USB：通用串行总线规范。 • IEEE 1394：Fire Wire－“火线”
• 波特率：每秒钟所传输的数据位数叫波特率； • 信号的发送与侦测：通用异步通信收发器
(UART): universal asynchronous receiver and transmitter
串行通信的同步方式
*异步通信：两个字符之间的传输间隔是任意的，所 以，每个字符的前后都要用一些数据位来做分隔位； 接收方和发送方时钟频率不必完全一样，不超过一 定允许范围即可；
– 全双工方式：用不同的通路同时进行发送和接 收；
– 半双工方式：输入和输出使用同一通路，或者 发送或者接收。
串行通信的基本概念
• 串行通信的同步方式
– 字符同步方式（异步同步方式，起止式同步方 式）：以字符为单位进行传输，在发送每个字 符之前发送一个同步参考信号。
– 位同步方式：发送端对每位数据位都带有同步 信息。可以在发送数据的同时发送同步的时钟 脉冲，也可以通过编码将数据和时钟一起发送。
DCE
串行比特传输 DCE
DTE
用户设施
通信设施 通信环境
用户设施
DTE 通过 DCE与通信传输线路相连
RS-232-C
DTE
计算机 或 终端
(1) 保护地 (2) 发送数据TxD (3) 接收数据RxD (4) 请求发送RTS (5) 允许发送CTS (6) DCE 就绪DSR (7) 信号地 (8) 载波检测CD (20) DTE 就绪DTR (22) 振铃指示RI