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1、微型计算机原理(第十章）,主讲教师 魏祖雪,重庆三峡学院物理与电子工程学院,第10章 串行接口,本章内容10.1 串行传送的基本概念10.2 串行通信的数据格式10.3 串行通信接口标准10.4 串行通信接口的任务及组成10.5 可编程串行接口芯片8251A,10.1 串行传送的基本概念,本章首页,串行传送的特点,单工：数据只能单向传送全双工：可同时进行双向传送半双工：可分时进行双向传送方向切换,一根传输线传输两种信息:数据和联络信息有固定的数据格式:同步和异步对信号的逻辑定义与TTL不兼容传输速率需要控制:双方约定波特率,串行传送:在1根信号线上分时传送多位信息,串行数据传送方向,信号的调制
2、和解调电话线:3003400Hz的音频模拟信号调制解调器(MODEM,调制器+解调器)的作用:发送时将二进制数据调制成音频模拟信号;接收时对音频模拟信号进行解调还原成数字信号 数据通信设备(DCE)或数传机(DATA SET)调制解调器的种类:振幅键控(ASK)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK),10.1 串行传送的基本概念（续）,本章首页,信息的检错与纠错,基本通信规程:奇偶校验、方阵码检错 反馈重发 高级通信规程:循环冗余码(CRC)检错 自动纠错,波特率与发送/接收时钟,1）波特率:单位时间内传送二进制的位数,1波特=1b/s,位周期、字符速率,2）发送/接收时钟,收/发时钟的作用
3、,发送:发送时钟的下降沿从移位寄存器输出,接收:接收时钟的上升沿移入移位寄存器,10.1 串行传送的基本概念（续）,本章首页,接收时钟倍频于波特率(16、64等),3）波特因子,发送/接收1位数据所需的时钟脉冲个数,个/位,TXC(RXC)=BaudFactor,同步:Factor=1 异步:Factor=1,16,64,4）传输距离与传输速率的关系,直接传输最大距离随速率的增加而减小,串行通信的基本方式数据流的分界、定时和同步的方法不同异步串行通信:以字符为传送单位;每个字符(1帧)随机出现在数据流中,但1个字符的各位之间严格定时发送;即:字符之间异步,字符内各位间同步 同步串行通信:以数据
4、块(字符块)为传送单位,每帧含成千上百的字符;每帧内部的每一位都是同步的;即:字符间及字符内各位间都是同步的 对时钟要求严格,收发双方用同一时钟,10.2 串行通信的数据格式,本章首页,通信控制规程(传输控制规程、通信协议):数据格式、同步方式、传输速度、检错纠错方式、控制字符定义等,起止式异步通信数据格式,1）特点与格式,字符随机出现在数据流中字符之间有不定长的空闲位靠起始位和停止位定界1帧数据,特点：,帧格式：,起始位:1位,低电平数据位:58位,先低位后高位校验位:1位/0位,奇偶校验停止位:1位、1.5位或2位,高电平,2）起/止位的作用,定界一帧数据建立收发双方同步 起始位标志一帧的
5、开始,停止位标志着结束,10.2 串行通信的数据格式（续）,本章首页,面向字符的同步通信数据格式,1）特点与格式,一帧由若干字符组成控制字符定界数据和控制传输依赖于具体的编码集,特点：,帧格式：,IBM公司的BSC二进制同步通信协议,3）数据透明,2）帧信息各部分的含义,SYN:同步字符,单同步加1个,双同步加2个 SOH:序始,引导标题 标题:源地址、目标地址、路由等附加信息STX:文始,引导正文 ETX/ETB:文终/组终,当正文很长,分n帧传送时,前n-1帧用ETB,最后1帧用ETX BCC:块校验(从SOH到ETX/ETB),纵横奇偶校验或CRC校验,10.2 串行通信的数据格式（续）
6、,本章首页,面向比特的同步通信数据格式,1）特点与格式,一帧由若干位组成靠约定位组合模式定界信息不依赖于任何编码集,特点：,帧格式：,IBM的SDLC同步数据链路控制规程 ISO的HDLC高级数据链路控制规程 ANSI的ADCCP先进数据通信控制规程,2）帧信息的分段,F:标志场,01111110,定界;填充帧间空隙 A:地址场,给出次站的地址,SDLC中8位;HDLC中任意长度,某字节的第1位为0,后面仍为地址字节;为1,该字节为最后1个地址字节 C:控制场,传送命令,SDLC中8位;HDLC中8位或16位,第1个字节的第1位为0,后面仍为控制字节;为1,只有1个控制字节 I:信息场,传送的
7、数据,长度0 FC:帧校验序列(场):16位CRC校验,除F及插入“0”,3）异常结束(失效),ABORT：异常结束字符(失效序列),发送中出现错误;如帧内断续,该帧作废,4）数据透明的实现(“0”位插入/删除技术),10.3 串行通信接口标准,本章首页,RS-232C接口标准,EIA与BELL公司1969年公布,020000b/s,数据终端设备(DTE)与数据通信设备(DCE)通信,1）EIA-RS-232C标准的信号线,信号线的连接与使用,信号线的定义,远程通信,近程通信(零MODEM方式),注：若电话线为专线,不使用DTR和RI,交叉反馈连接(三线连接),接收和发送针对终端而言,TxD与
8、RxD交叉相连:可实现全双工通信DTR与DSR反馈相连:只要终端准备好RTS与CTS反馈相连:随时都可以发送,10.3 串行通信接口标准（续）,本章首页,零MODEM方式的标准连接(双交叉环回法),TxD与RxD互连:全双工通信DTR与对方DSR、RI相连:一方DTE准备好,对方就认为DCE准备好(实际不存在)RTS与CTS反馈相连并与对方DCD相连:随时可发,并让对方准备好接收,3）机械特性,TTL逻辑电平的定义:1:2.4V5.0V,0:0V0.4V,10.3 串行通信接口标准（续）,本章首页,RS-422A接口标准,平衡式传输:双端发送、双端接收;1:AA比BB高200mV,0:AA比B
9、B低200mV,差动发送/接收,共模抑制比高,抗干扰能力强传输速率高,15m时可达10Mb/s传输距离远,90kb/s时可达1200m,驱动器:允许输出2V6V接收器:可以低到200mV,RS-485接口标准,与RS-422A兼容;允许多个发送器;能实现多点对多点的通信 允许平衡电缆上连接32个发送器/接收器对,10.4 串行通信接口的任务及组成,本章首页,串行通信接口的基本任务,串行通信接口电路的组成,可编程串行接口芯片,完成大部分功能 EIA与TTL电平转换电路 波特率发生器 地址译码电路,10.5 可编程串行接口芯片8251A,本章首页,8251AUSART,支持异步起止式和同步面向字符
10、的数据格式,8251A的外部特性和内部结构,1）外部引脚(28),10.5 可编程串行接口芯片8251A（续）,本章首页,2）内部结构,10.5 可编程串行接口芯片8251A（续）,本章首页,8251A的命令字和状态字,1）方式命令字通信方式及数据格式,2）工作命令字进行某种操作或处于某种工作状态,10.5 可编程串行接口芯片8251A（续）,本章首页,3）状态字能否接收或发送;接收过程中是否有错误,4）8251A的方式命令和工作命令的使用,10.5 可编程串行接口芯片8251A（续）,本章首页,异步方式命令字写入流程,10.5 可编程串行接口芯片8251A（续）,本章首页,8251A应用举例
11、,1）要求,甲发乙收,2DH个字节,异步方式,8位数据位,2位停止位,无校验,波特因子64,查询方式,零MODEM连接,甲机首址SRC,乙机首址DST,8251A地址308H、309H,2）硬件连接,2）软件编程,甲、乙机方式命令：0CFH(11001111)甲机发送工作命令：23H(00100011)RTS、DTR、TXEN乙机接收工作命令：16H(00010110)ER、RXE、DTR,10.5 可编程串行接口芯片8251A（续）,本章首页,本章首页,本章要点串行通信的特点，调制解调器及其作用串行通信的基本方式及其特点异步起止式数据格式、各部分的规定、起/止位的作用数据透明，BSC及HDLC实现数据透明的方法RS-232C接口标准各信号线的作用RS-232C接口近程通信的连接及其原理EIA电平的逻辑定义串行通信接口的主要任务8251A两个命令字的写入方式(如何区分)8251A的编程应用,
