第10章串行通信接口 本章主要教学内容 >串行通信的基本概念和基本技术 >串行通信接口标准RS-232-C的引脚特性 及其应用 >串行通信接口芯片INS8250的结构、功能 及应用 >通用串行总线接口USB的总线规范、体 系结构和技术应用
本章主要教学内容 Ø串行通信的基本概念和基本技术 Ø串行通信接口标准RS-232-C的引脚特性 及其应用 Ø串行通信接口芯片INS8250的结构、功能 及应用 Ø通用串行总线接口USB的总线规范、体 系结构和技术应用 第10章 串行通信接口
10.1串行通信概述蕌 10.1.1串行通信的概念蕌 串行通信是指将数据按照一位一位地顺序进行传送, 它只占用一条传输线。可以采用两种方式来实现: 种是将8位数据通道中的一位通过软件来实现串行数 据传送;另一种是通过专用的通信接口,将并行数据 转换为串行数据进行传送 10.12串行通信的基本方式蕌 通常情况下,串行通信可分为异步传送和同步传 送两种方式,下面我们分别对这两种方式进行说明
10.1 串行通信概述 10.1.1 串行通信的概念 串行通信是指将数据按照一位一位地顺序进行传送， 它只占用一条传输线。可以采用两种方式来实现：一 种是将8位数据通道中的一位通过软件来实现串行数 据传送；另一种是通过专用的通信接口，将并行数据 转换为串行数据进行传送。 10.1.2 串行通信的基本方式 通常情况下，串行通信可分为异步传送和同步传 送两种方式，下面我们分别对这两种方式进行说明
1.异步传送方式 异步通信是指通信中两个字符之间的时间间隔 是不固定的,而在一个字符内各位的时间间隔是固 定的。异步通信规定字符由起始位( start bit、数 据位( data bit)、奇偶校验位( parity)和停止位 ( stop bit)组成。起始位表示一个字符的开始,接 收方可以用起始位使自已的接收时钟与数据同步, 停止位则表示一个字符的结束。这种用起始位开始, 停止位结束所构成的一串信息称为一帧( frame)
1. 异步传送方式 异步通信是指通信中两个字符之间的时间间隔 是不固定的，而在一个字符内各位的时间间隔是固 定的。异步通信规定字符由起始位（start bit）、数 据位（data bit）、奇偶校验位（parity）和停止位 （stop bit）组成。起始位表示一个字符的开始，接 收方可以用起始位使自已的接收时钟与数据同步， 停止位则表示一个字符的结束。这种用起始位开始， 停止位结束所构成的一串信息称为一帧（frame）
在异步传送中,CPU与外部设备之间的通信遵循以下两项 规定 (1)对字符格式的规定:字符格式是指字符的编码形式 及其规定。例如,规定每个串行字符由4个部分组成:1个起 始位、5~8个数据位、1个奇偶校验位以及1~2个停止位 这种串行字符编码格式如图10-1所示。 (2)对波特率( Boud rate)的规定:波特率是指每秒传输 字符的位数。国际上规定了标准波特率系列,最常用的标准 波特率是:110波特、300波特、600波特、1200波特、1800波 特、2400波持、4800波特、9600波特和19200波特 字符 字符 起始位 数据位 校验位停止位空闲位 100/1|0/10/10/10/10/10/1|0/1111 00/1 低位 高位 图10-1异步串行通信格式
在异步传送中，CPU与外部设备之间的通信遵循以下两项 规定： （1）对字符格式的规定：字符格式是指字符的编码形式 及其规定。例如，规定每个串行字符由4个部分组成：1个起 始位、5～8个数据位、1个奇偶校验位以及1～2个停止位。 这种串行字符编码格式如图10-1所示。 （2）对波特率（Boud Rate）的规定：波特率是指每秒传输 字符的位数。国际上规定了标准波特率系列，最常用的标准 波特率是：110波特、300波特、600波特、1200波特、l800波 特、2400波持、4800波特、9600波特和19200波特。 1 0 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 低位 高位 1 1 1 起始位 数据位 校验位 停止位 字符 1 0 0/1 0/1 空闲位 字符 图10-1 异步串行通信格式
2.同步传送 所谓同步通信是指在约定的数据通信速率下,发送方和接收 方的时钟信号频率和相位始终保持一致(同步),这就保证 了通信双方在发送数据和接收数据时具有完全一致的定时关 系。在有效数据传送之前首先发送一串特殊的字符进行标识 或联络,这串字符称为同步字符或标识符 此时,在数据块开始处,要用同步字符来指明,同步字符通 常由用户自己设定,可用一个(或相同两个)8位二进制码 作为同步字符 同步传送速度高于异步传送速度,但它要求由时钟来实现发 送端及接收端之间的同步,所以,硬件电路比较复杂。通常 用于计算机之间的通讯,或计算机到CRT等外设之间的通讯
2. 同步传送 所谓同步通信是指在约定的数据通信速率下，发送方和接收 方的时钟信号频率和相位始终保持一致（同步），这就保证 了通信双方在发送数据和接收数据时具有完全一致的定时关 系。在有效数据传送之前首先发送一串特殊的字符进行标识 或联络，这串字符称为同步字符或标识符。 此时，在数据块开始处，要用同步字符来指明，同步字符通 常由用户自己设定，可用一个（或相同两个）8位二进制码 作为同步字符。 同步传送速度高于异步传送速度，但它要求由时钟来实现发 送端及接收端之间的同步，所以，硬件电路比较复杂。通常 用于计算机之间的通讯，或计算机到CRT等外设之间的通讯
1013串行通信中的基本技术 1.数据传送方式 串行通信是一位接一位地按顺序通过一条信 号线进行传输的方式。它的通路可以只有一条,此 时发送信息和接收信息不能同时进行,只能采用分 时使用线路的方法。在串行通信中,数据通常在两 个站(如A和B)之间进行双向传送。这种传送根据 需要又可分为单工、半双工和全双工传送。如图10 2所示
10.1.3 串行通信中的基本技术 1. 数据传送方式 串行通信是一位接一位地按顺序通过一条信 号线进行传输的方式。它的通路可以只有一条，此 时发送信息和接收信息不能同时进行，只能采用分 时使用线路的方法。在串行通信中，数据通常在两 个站（如A和B）之间进行双向传送。这种传送根据 需要又可分为单工、半双工和全双工传送。如图10- 2所示
单工通信 发送器 接收器 B 发送器 半双工通信 发送器 接收器 接收器 (b B 全双工通信 发送器 接收器 接收器 发送器 图10-2数据传送方式
发送器 接收器 A B 单工通信 (a) 发送器 发送器 A B 半双工通信 接收器 接收器 (b) 发送器 接收器 A B 全双工通信 接收器 发送器 (c) 图 10-2 数据传送方式
2.信号的调制和解调 调制解调器( Modem)是计算机在远程通讯中必须 采用的一种辅助的外部设备。由于计算机通讯是一种数字 信号的通讯,数字信号通讯要求传送的频带是很宽的,而 计算机在远程通讯时,通常通过电话线传送,电话线不可 能有这样宽的频带。如果用数字信号直接通讯,那么经过 电话线传送,信号便会产生畸变。 因此,在发送端必须采用调制器把数字信号转换为模 拟信号;而在接收端又必须用解调器检测从发送端送来的 模拟信号,再把它转换成为数字信号。由此可知,调制解 调器在发送端相当于D/A转换器,而在接收端则相当于A/D 转换器
2. 信号的调制和解调 调制解调器（Modem）是计算机在远程通讯中必须 采用的一种辅助的外部设备。由于计算机通讯是一种数字 信号的通讯，数字信号通讯要求传送的频带是很宽的，而 计算机在远程通讯时，通常通过电话线传送，电话线不可 能有这样宽的频带。如果用数字信号直接通讯，那么经过 电话线传送，信号便会产生畸变。 因此，在发送端必须采用调制器把数字信号转换为模 拟信号；而在接收端又必须用解调器检测从发送端送来的 模拟信号，再把它转换成为数字信号。由此可知，调制解 调器在发送端相当于D/A转换器，而在接收端则相当于A/D 转换器
10.2串行通信接口标准RS-232C RS-232C是美国电子工业协会EA于1962年公布,并于1969 年修订的串行接口标准,已成为国际上通用的标准。RS是英 文“推荐标准”的缩写,232为标识号,C表示修改次数。 RS232C总线标准设有25条信号线,包括一个主通道和 个辅助通道,在多数情况下主要使用主通道。串行接口目前 最普遍的用途是连接鼠标和调制解调器,常被称为异步通信 适配器接口,串行端口插座分为9针或25针两种。串行接口被 赋予专门的设备名COM和COM2。 目前RS-232C已成为数据终端设备DTE与数据通信设备 DCE的接囗标准。不仅在远距离通信中要经常用到它,就是 两台计算机或设备之间的近距离串行连接也普遍采用RS 232C接口
10.2 串行通信接口标准RS-232C RS-232C是美国电子工业协会EIA于1962年公布，并于1969 年修订的串行接口标准，已成为国际上通用的标准。RS是英 文“推荐标准”的缩写，232为标识号，C表示修改次数。 RS-232-C总线标准设有25条信号线，包括一个主通道和一 个辅助通道，在多数情况下主要使用主通道。串行接口目前 最普遍的用途是连接鼠标和调制解调器，常被称为异步通信 适配器接口，串行端口插座分为9针或25针两种。串行接口被 赋予专门的设备名COMl和COM2。 目前RS-232C已成为数据终端设备DTE与数据通信设备 DCE的接口标准。不仅在远距离通信中要经常用到它，就是 两台计算机或设备之间的近距离串行连接也普遍采用RS- 232C接口
1021Rs-232c的引脚 串行通信RS-232是一种总线标准,这个标准仅保证硬件兼 容而没有软件兼容。通常RS-232C接口有9针、25针等规格, RS-232C标准接口的引脚排列如图10-3所示 654321 54321 000000000● ●●● 9876 252423 (a)25脚排列图 (b)9脚排列图 图10-3RS-232C引脚排列
10.2.1 RS-232C的引脚 串行通信RS-232是一种总线标准，这个标准仅保证硬件兼 容而没有软件兼容。通常RS-232C接口有9针、25针等规格， RS-232C标准接口的引脚排列如图10-3所示。 （a）25脚排列图 （b）9脚排列图 图10-3 RS-232C引脚排列