第九章 串行通信与串行接口
第九章 串行通信与串行接口
本章重点 本章重点介绍有关串行通信的基本概 念和串行通信接口的工作原理,并且进一 步介绍了可编程通信接口nte8251A的 结构、特性、引脚及应用。 本章难点 本章难点在于对可编程串行接口芯片 8251A的特性、初始化和应用的掌握
【本章重点】 本章重点介绍有关串行通信的基本概 念和串行通信接口的工作原理，并且进一 步介绍了可编程通信接口Intel8251A的 结构、特性、引脚及应用。 【本章难点】 本章难点在于对可编程串行接口芯片 8251A的特性、初始化和应用的掌握
91串行通信与串行接口基础 91.1串行通信 串行通信是指数据一位接一位的顺序传送,与并行通信相 比它所需的传输线少,传送距离远,而且可以利用现有的通信 线路 91.2串行接口 1串行接口的输入过程 (1)数据通过串行数据输入端输入,串行接口接收到外设 的串行数据后,通过控制寄存器和串行输入/并行输出移位寄存 器变换为并行数据,同时送入数据输入寄存器暂存
9.1 串行通信与串行接口基础 9.1.1 串行通信 串行通信是指数据一位接一位的顺序传送，与并行通信相 比它所需的传输线少，传送距离远，而且可以利用现有的通信 线路。 9.1.2 串行接口 1.串行接口的输入过程 （1）数据通过串行数据输入端输入，串行接口接收到外设 的串行数据后，通过控制寄存器和串行输入/并行输出移位寄存 器变换为并行数据，同时送入数据输入寄存器暂存
状态寄存器 数据总线 收发器 控制寄存器 控制 数据输入寄存器 中断请求 联络信号 读 逻辑 写 串行输入/并行输出 串行输入 并行输入/串行输出 串行输出 地址译码 CS 数据输出寄存器 来自地址总线 发送时钟接收时钟 图9—1典型串行接口电路框图
图9—1 典型串行接口电路框图
1串行接口的输入过程 (1)数据通过串行数据输入端输入,串行接口接收到外设 的串行数据后,通过控制寄存器和串行输入/并行输出移位寄 存器变换为并行数据,同时送入数据输入寄存器暂存 2)接口向CPU发输入请求或CPU査查询输入请求的状态允 许后,CPU向接口发送读命令,通过控制逻辑读取数据输入寄 存器中的数据。数据传送到CPU内部寄存器后,完成一次串行 输入。 2串行接口的输出过程 (1)CPU向并行接口输出并行数据,当串行接口收到后, 暂存至数据输出寄存器中 (2)通过控制寄存器和并行输入/串行输出移位寄存器变 换为串行数据,通过发送串行数据端发送数据。外设收到此数 据后完成一次串行输出
1.串行接口的输入过程 （1）数据通过串行数据输入端输入，串行接口接收到外设 的串行数据后，通过控制寄存器和串行输入/并行输出移位寄 存器变换为并行数据，同时送入数据输入寄存器暂存。 （2）接口向CPU发输入请求或CPU查询输入请求的状态允 许后，CPU向接口发送读命令，通过控制逻辑读取数据输入寄 存器中的数据。数据传送到CPU内部寄存器后，完成一次串行 输入。 2.串行接口的输出过程 （1）CPU向并行接口输出并行数据，当串行接口收到后， 暂存至数据输出寄存器中。 （2）通过控制寄存器和并行输入/串行输出移位寄存器变 换为串行数据，通过发送串行数据端发送数据。外设收到此数 据后完成一次串行输出
91.3串行通信线路的工作方式 1.单工方式 数据 发送器 接收器 2.半双工方式 (a)单工方式 3.全双工方式 发送器 数据 发送器 接收器 接收器 (b)半双工方式 数据 发送器 发送器 接收器1 接收器 (c)全双工方式 图92串行通信的连接方式
9.1.3 串行通信线路的工作方式 1. 单工方式 2. 半双工方式 3. 全双工方式 图9—2 串行通信的连接方式
914串行通信的数据收发方式 在串行通信中有两种基本的通信方式:即异步通信 ASYNC和同步通信SYNC 1.串行异步通信 ASYNO 通信的双方进行异步串行通信时必须遵守异步串行通信 控制规程,也称异步通信协议,他的特点是通信双方以一个 字符(包括特定附加位)作为数据传输单位。图9.3是异步通 信时一个字符的标准数据格式 数据位(5-8)位 空闲位 D DX 起始位 停止位 图9—3异步通信的数据格式
9.1.4 串行通信的数据收发方式 在串行通信中有两种基本的通信方式：即异步通信 ASYNC和同步通信SYNC。 1. 串行异步通信ASYNC 通信的双方进行异步串行通信时必须遵守异步串行通信 控制规程，也称异步通信协议，他的特点是通信双方以一个 字符（包括特定附加位）作为数据传输单位。图9.3是异步通 信时一个字符的标准数据格式。 图9—3 异步通信的数据格式
2.串行同步通信SYNC 串行同步通信是靠同步字符来完成收发双方同步的,与 异步通信相比一个显著的特点是同步通信方式所用的数据格 式没有起始位和停止位,一次传送的字符个数是可变的,但 字符与字符间不允许有空隙。它的传输格式如图94所示 SYN字符1SN字符2 数据 图9—4同步通信数据格式
2. 串行同步通信SYNC 串行同步通信是靠同步字符来完成收发双方同步的，与 异步通信相比一个显著的特点是同步通信方式所用的数据格 式没有起始位和停止位，一次传送的字符个数是可变的，但 字符与字符间不允许有空隙。它的传输格式如图9—4所示。 图9—4 同步通信数据格式
915RS-232C串行接口标准 1RS-232C接口概述 RS-232C是美国电子工业协会在1969年公布的数据通信标 准,应用于串行通信中,是计算机与计算机之间(或数据终 端设备之间)、计算机与调制解调器之间(或数据终端设备 数据通信设备之间)的串行二进制交换的标准接口 调制解调器( MODEM)是调制器和解调器的总称 MC1488 MC1489 1”+3V TTL 发 图9-5RS-232C电平和TTL电平的转换示意图
9.1.5 RS-232C串行接口标准 1.RS-232C接口概述 RS-232C是美国电子工业协会在1969年公布的数据通信标 准，应用于串行通信中，是计算机与计算机之间（或数据终 端设备之间）、计算机与调制解调器之间（或数据终端设备 与数据通信设备之间）的串行二进制交换的标准接口。 调制解调器（MODEM）是调制器和解调器的总称。 图9-5 RS-232C电平和TTL电平的转换示意图
控制信号的定义 RS-232C接口采用D型25针连接器,而微机中的两个串行 接口COM1和COM2,使用的是D型9针连接器(9针引脚为IBM 公司对RS-232C标准的缩减,且符合RS-232C标准)。表9-1给 出了计算机通信中常用的RS-232C信号标准的引脚定义 表9—1计算机串行通信中RS232C信号的引脚定义 25针 引脚 9针引 表示 脚号 名称 传送方向 方法 功能 发送数据 输出 TXD 数据送到调制解调器 345 3278 接收数据 输入 RXD 从调制解调器接收数据 请求发送 输出 RTS 半双工时控制发送器的开关 允许发送 输入 CTS 调制解调器准备就绪 数据设备准 各好 输入 DSR 调制解调器进入数据传送状态 信号地 信号公共 GND 接地 8 5149 载波检测 输入 DCD 调制解调器准备接收另一端的 信号 20 数据终端准 各好 输出 DTR 调制解调器准备发送数据 22 振铃指示 输入 测试到响铃信号
2．控制信号的定义 RS-232C接口采用D型25针连接器，而微机中的两个串行 接口COM1和COM2，使用的是D型9针连接器（9针引脚为IBM 公司对RS-232C标准的缩减，且符合RS-232C标准）。表9-1给 出了计算机通信中常用的RS-232C信号标准的引脚定义。 RTS 25针 引脚 号 9针引 脚号 名称 传送方向 表示 方法 功能 2 3 发送数据 输出 TXD 数据送到调制解调器 3 2 接收数据 输入 RXD 从调制解调器接收数据 4 7 请求发送 输出 半双工时控制发送器的开关 5 8 允许发送 输入 调制解调器准备就绪 6 6 数据设备准 备好 输入 调制解调器进入数据传送状态 7 5 信号地 信号公共 地 GND 接地 8 1 载波检测 输入 DCD 调制解调器准备接收另一端的 信号 20 4 数据终端准 备好 输出 调制解调器准备发送数据 22 9 振铃指示 输入 RI 测试到响铃信号 CTS DSR DTR 表9—1 计算机串行通信中RS-232C信号的引脚定义