第10章串行通信和可编程接口芯片8251A 10.1串行通信的基本概念 10.1.1并行通信与串行通信 通信:计算机与外设的信息交换统称为通信。 分类:按信息的传送方式可将数据通信分为并行通信与串行通信 两种 并行通信:是指利用多条数据传输线将一个数据的各位同时进行 传送。特点:传输速度快,适用于短距离通信。 串行通信:是指利用一条传输线将数据的各位一位位地顺序进行 传送。串行通信又可分为异步通信和同步通信。特点:通信线路 简单,利用电话或电报线路就可实现通信,降低成本,适用于远 距离通信,但传输速度慢
第10章 串行通信和可编程接口芯片8251A 10.1 串行通信 的基本概念 10.1.1 并行通信与串行通信 通信：计算机与外设的信息交换统称为通信。 分类：按信息的传送方式可将数据通信分为并行通信与串行通信 两种： 并行通信：是指利用多条数据传输线将一个数据的各位同时进行 传送。特点：传输速度快，适用于短距离通信。 串行通信：是指利用一条传输线将数据的各位一位位地顺序进行 传送。串行通信又可分为异步通信和同步通信。特点：通信线路 简单，利用电话或电报线路就可实现通信，降低成本，适用于远 距离通信，但传输速度慢
10.1.2串行通信方式 串行通信的数据传送方式 按串行通信的数据传送方向串行通信可分为单工、半双工、 全双工三种。 1.单工传送方式:只能进行一个方向的数据传送(两条线:信 息线、地线)
10.1.2 串行通信方式 一、 串行通信的数据传送方式 按串行通信的数据传送方向串行通信可分为单工、半双工、 全双工三种。 1. 单工传送方式：只能进行一个方向的数据传送（两条线：信 息线、地线）
2.半双工传送方式:可以进行两个方向的数据传送(双向), 但不能同时进行双向传送;某一时刻只能进行一个方向的传送 (两条线:信息线、地线)。 3全双工传送方式:可以同时进行两个方向的数据传送(双 向)。(三条线:两条信息线、一条地线)
2. 半双工传送方式：可以进行两个方向的数据传送（双向）， 但不能同时进行双向传送；某一时刻只能进行一个方向的传送 （两条线：信息线、地线）。 3. 全双工传送方式：可以同时进行两个方向的数据传送（双 向）。（三条线：两条信息线、一条地线）
二、异步通信 串行通信按数据传送的方式可分为同步通信SYNC与异步 通信( ASYNC)两种方式。 1.异步通信:以一个字符为传输单位,通信中两个字符间的时 间间隔是不固定的,然而在同一个字符中的两个相邻位代码间 的时间间隔是固定的。 2.通信协议(通信规程):是通信双方约定的一些规则 3.传送一个字符的信息格式:规定有起始位、数据位、奇偶校 验位、停止位等。其格式与各位的意义如下页所示。 4.帧:从起始位开始到停止位结束的所有信息称为一帧信息
二、 异步通信 串行通信按数据传送的方式可分为同步通信(SYNC)与异步 通信（ASYNC）两种方式。 1. 异步通信：以一个字符为传输单位，通信中两个字符间的时 间间隔是不固定的，然而在同一个字符中的两个相邻位代码间 的时间间隔是固定的。 2. 通信协议（通信规程）：是通信双方约定的一些规则。 3. 传送一个字符的信息格式：规定有起始位、数据位、奇偶校 验位、停止位等。其格式与各位的意义如下页所示。 4. 帧：从起始位开始到停止位结束的所有信息称为一帧信息
第n个字符 第n+1个宇符 空闲位启动 宇符数据 奇偶校停山空闲位启动 字符数据 1110/I/0..I/0I/0 1111 I/0I/0 起始位:先发出一个逻辑”0”信号,表示传输字符的开始。 数据位:紧接着起始位之后。数据位的个数可以是4、5、6、7、 8位等,构成一个字符。通常采用ASC码。从最低位开始传送, 靠时钟定位。 奇偶校验位:数据位加上这一位后,使得“1”的位数应为偶数 (偶校验)或奇数(奇校验),以此来校验数据传送的正确性。 停止位:它是一个字符数据的结束标志。可以是1位、15位、2 位的高电平。 空闲位:处于逻辑“1”状态,表示当前线路上没有数据传送
起始位：先发出一个逻辑”0”信号，表示传输字符的开始。 数据位：紧接着起始位之后。数据位的个数可以是4、5、6、7、 8位等，构成一个字符。通常采用ASCII码。从最低位开始传送， 靠时钟定位。 奇偶校验位：数据位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数 (偶校验)或奇数(奇校验)，以此来校验数据传送的正确性。 停止位：它是一个字符数据的结束标志。可以是1位、1.5位、2 位的高电平。 空闲位：处于逻辑“1”状态，表示当前线路上没有数据传送
5.特点:传送效率低,有20%--30%的辅助信息(起始位、奇 偶校验位、停止位),传送速率低≤19.2Kbps(波特率) 6.波特率:表示每秒钟传送的二进制数据的位数。是衡量数据 传送速率的指标。例如数据传送速率为120字符/秒,而每一个 字符为10位,则其传送的波特率为10×120=1200字符/秒= 1200波特(bps)。国际上规定的标准波特率为110、300、600、 1200、1800、2400、4800、9600、19200bps(位/秒)。 注:异步通信是按字符传输的,接收设备在收到起始信号之后 只要在一个字符的传输时间内能和发送设备保持同步就能正确 接收。下一个字符起始位的到来又使同步重新校准。 、同步通信 1.同步通信:以一个帧为传输单位,每个帧中包含有多个字符 在通信过程中,每个字符间的时间间隔是相等的,而且每个字 符中各相邻位代码间的时间间隔也是固定的。同步通信的数据 格式如下页图所示
5. 特点：传送效率低，有20%----30%的辅助信息（起始位、奇 偶校验位、停止位），传送速率低≤19.2Kbps（波特率）。 6. 波特率：表示每秒钟传送的二进制数据的位数。是衡量数据 传送速率的指标。例如数据传送速率为120字符/秒，而每一个 字符为10位，则其传送的波特率为10×120＝1200字符/秒＝ 1200波特（bps）。国际上规定的标准波特率为110、300、600、 1200、1800、2400、4800、9600、19200 bps（位/秒）。 注：异步通信是按字符传输的，接收设备在收到起始信号之后 只要在一个字符的传输时间内能和发送设备保持同步就能正确 接收。下一个字符起始位的到来又使同步重新校准。 三、 同步通信 1. 同步通信：以一个帧为传输单位，每个帧中包含有多个字符。 在通信过程中，每个字符间的时间间隔是相等的，而且每个字 符中各相邻位代码间的时间间隔也是固定的。同步通信的数据 格式如下页图所示
2.同步通信的数据格式: 同步宇符 数据块 同步宇符 数据1数据2数据校验字符1校验字符2「 3同步通信的规程:有以下两种 (1)面向比特(bi型规程:以二进制位作为信息单位。现代计算 机网络大多采用此类规程。最典型的是HDLC(高级数据链路控制) 通信规程。 (2)面向字符型规程:以字符作为信息单位。字符是EBCD码或 ASCI码。最典型的是IBM公司的二进制同步控制规程(BSC规程) 在这种控制规程下,发送端与接收端采用交互应答式进行通信
3. 同步通信的规程：有以下两种 （1）面向比特(bit)型规程：以二进制位作为信息单位。现代计算 机网络大多采用此类规程。最典型的是HDLC(高级数据链路控制) 通信规程。 （2）面向字符型规程：以字符作为信息单位。字符是EBCD码或 ASCII码。最典型的是IBM公司的二进制同步控制规程(BSC规程)。 在这种控制规程下，发送端与接收端采用交互应答式进行通信。。 2. 同步通信的数据格式：
4.特点:传送效率高,一次传送多个字符,传送速率高,可达 500Kbps以上。 5.发送时钟和接收时钟(P32) 为了保证发送的数据和接收的数据保持一致,串行通信中 每一位二进制数的持续时间必须是固定的。因此,在发送端和 接收端必须有一个时钟来定时,它们分别称为发送时钟和接收 时钟。 (1)发送时钟:并行的数据序列被送入移位寄存器,然后通过 移位寄存器由发送时钟进行移位(变成串行数据)输出,数据 位的时间间隔可由发送时钟周期来划分 (2)接收时钟:将串行数据序列逐位移入移位寄存器而装配为 并行数据序列的过程
4. 特点：传送效率高，一次传送多个字符，传送速率高，可达 500Kbps以上。 5. 发送时钟和接收时钟（P362） 为了保证发送的数据和接收的数据保持一致，串行通信中 每一位二进制数的持续时间必须是固定的。因此，在发送端和 接收端必须有一个时钟来定时，它们分别称为发送时钟和接收 时钟。 （1）发送时钟：并行的数据序列被送入移位寄存器，然后通过 移位寄存器由发送时钟进行移位（变成串行数据）输出，数据 位的时间间隔可由发送时钟周期来划分。 （2）接收时钟：将串行数据序列逐位移入移位寄存器而装配为 并行数据序列的过程
发送器与接收器 并串变换寄存器 通信线路 串并变换寄存器 发送 接收 控制 发送 时钟 时钟 发送缓冲器 接收缓冲器 接收 控制 CP CPU 发送数据 接收数据 发送器 接收器
发送缓冲器 接收缓冲器 并串变换寄存器 串并变换寄存器 ……... ……….. …….. 通信线路 C P U 发送数据 C P U 接收数据 ………... ……….. 发送 时钟 接收 时钟 接收 控制 发送器 接收器 发送器与接收器 发送 控制
(3)异步通信中的时钟要求 异步通信一帧信息的长度为10-1位,在起始位之后,接收 时钟只要在接收这些位期间内能够和发送时钟保持同步,就可以正 确接收数据。所以:异步通信中,发送端和接收端可有自己独立的 时钟。 要求:发送时钟与接收时钟的频率比位时钟频率(每一位的时间长 度)高出许多倍(如:16、64),以保证准确发现起始位前沿,对 每一位数据的采样都在该位的中点。 发送时钟、接收时钟的频率与波特率的关系为: 时钟频率=n×波特率,这时n可以是1,16,64等。 例如:用16倍时钟发送一位数据,接收时钟能在一位数据周期的 l/16的时间内决定出字符的开始,全部采样是以16倍位是时钟频率 为基础的。 过程:接收器在每个时钟的上升沿采样数据输入线,发现8个“0” (起始位的一半)认为是起始位(中点),以后每隔16个时钟周期 采样一次数据(中点)
（3）异步通信中的时钟要求 异步通信一帧信息的长度为10----11位，在起始位之后，接收 时钟只要在接收这些位期间内能够和发送时钟保持同步，就可以正 确接收数据。所以：异步通信中，发送端和接收端可有自己独立的 时钟。 要求：发送时钟与接收时钟的频率比位时钟频率（每一位的时间长 度）高出许多倍（如：16、64），以保证准确发现起始位前沿，对 每一位数据的采样都在该位的中点。 发送时钟、接收时钟的频率与波特率的关系为： 时钟频率=n×波特率， 这时n可以是1，16，64等。 例如：用16倍时钟发送一位数据，接收时钟能在一位数据周期的 1/16的时间内决定出字符的开始，全部采样是以16倍位是时钟频率 为基础的。 过程：接收器在每个时钟的上升沿采样数据输入线，发现8个“0” （起始位的一半）认为是起始位（中点），以后每隔16个时钟周期 采样一次数据（中点）