第八章串行通信接口課件

1、第八章 串行通信接口并行通信雖然同時(shí)可傳送多位數(shù)據(jù)，但如果用于長距離傳輸就必然需要大量的通信線路和中繼設(shè)備等，而且在技術(shù)上也非常困難。因此，并行通信不適宜于長距離的通信(如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò))。 在長距離的通信中，往往使用串行通信。串行通信就是指用串行傳輸?shù)姆绞絹硗瓿傻耐ㄐ?。串行傳輸是在一條通信線路上把要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)以二進(jìn)制位一位一位地順序地發(fā)送到接收端，由接收端再組裝成相應(yīng)的數(shù)據(jù)。串行通信是現(xiàn)代通信網(wǎng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)的基礎(chǔ)?，F(xiàn)在，串行通信也大量應(yīng)用于計(jì)算機(jī)與周邊設(shè)備之間的通信。 8.1 串行通信基礎(chǔ) 通信指計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備或者其他計(jì)算機(jī)之間的通信。串行通信所需的信號(hào)線較少，并且可以利用現(xiàn)有的電話網(wǎng)傳送信息，

2、特別適合于遠(yuǎn)距離傳送。對(duì)于計(jì)算機(jī)與距離較近的外部設(shè)備之間的通信也常常使用串行方式。 和并行通信相比，串行通信有以下一些特點(diǎn)。1.在進(jìn)行串行傳輸之前必須將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)流；在接收端又要將收到的串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)。即并-串轉(zhuǎn)換和串-并轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換通常是以字節(jié)為單位進(jìn)行的。2.傳輸?shù)亩M(jìn)制位流中必須包含數(shù)據(jù)流和控制流。控制流用于接收端控制數(shù)據(jù)的組裝、識(shí)別數(shù)據(jù)的真?zhèn)巍?.通信的雙方約定串行通信的數(shù)據(jù)格式。這種約定就是串行通信協(xié)議。4.串行通信中常常需要進(jìn)行邏輯關(guān)系和邏輯電平的轉(zhuǎn)換。5.串行通信中的物理傳輸手段各不相同。6.串行通信用于計(jì)算機(jī)與其周邊設(shè)備間的信息交換時(shí)，連接線路簡單。本節(jié)

3、將介紹串行通信的基本概念、主要幾種串行通信協(xié)議的數(shù)據(jù)格式以及主要的串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)。8.1.1 串行通信中的基本概念 1.串行數(shù)據(jù)傳送方向在串行通信中，數(shù)據(jù)通常是在兩個(gè)點(diǎn)(如終端和微機(jī)、微機(jī)和微機(jī))之間進(jìn)行傳送，按照數(shù)據(jù)流的方向可分成3種基本的傳送方式：單工、半雙工和全雙工。(1)單工。在通信雙方的一方只發(fā)送數(shù)據(jù)，而另一方只接收數(shù)據(jù)，這樣在它們之間的傳輸線上數(shù)據(jù)就只向一個(gè)方向流動(dòng)，即從發(fā)送方到接收方。這種傳送方式就是單工制(Simplex System)。(2)半雙工。若使用同一條傳輸線既作接收又作發(fā)送，雖然數(shù)據(jù)可以在兩個(gè)方向上傳送，但通信雙方不能同時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)，這樣的傳送方式就是半雙工(Hal

4、f Duplex System)制。采用半雙工時(shí)，通信系統(tǒng)每一端的發(fā)送器和接收器，通過收/發(fā)開關(guān)轉(zhuǎn)接到通信線上，進(jìn)行方向的切換，因此，會(huì)產(chǎn)生時(shí)間延遲。收/發(fā)開關(guān)實(shí)際上是由軟件控制的電子開關(guān)。(3)全雙工當(dāng)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收分流，分別由兩根不同的傳輸線傳送時(shí)，通信雙方都能在同一時(shí)刻進(jìn)行發(fā)送和接收操作，這樣的傳送方式就是全雙工(Full Duplex System)制。在全雙工方式下，通信系統(tǒng)的每一端都設(shè)置了發(fā)送器和接收器，因此，能控制數(shù)據(jù)同時(shí)在兩個(gè)方向上傳送。全雙工方式無需進(jìn)行方向的切換，因此，沒有切換操作所產(chǎn)生的時(shí)間延遲，這對(duì)那些不能有時(shí)間延誤的交互式應(yīng)用(例如遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng))十分有利。目前

5、多數(shù)終端和串行接口都為半雙工方式提供了換向能力，也為全雙工方式提供了兩條獨(dú)立的引腳。在實(shí)際使用時(shí)，一般并不需要通信雙方同時(shí)既發(fā)送又接收，像打印機(jī)這類的單向傳送設(shè)備，半雙工甚至單工就能勝任，也無需倒向。2.串行通信中的同步在串行傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)，在接收端必須要有移位時(shí)鐘脈沖來控制將信號(hào)逐位讀入(一般使用時(shí)鐘脈沖的上升沿在數(shù)據(jù)脈沖位的中間時(shí)刻將數(shù)據(jù)逐位移入移位寄存器)，然后按某種方式組裝成與發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)完全相同的接收數(shù)據(jù)。這種讓時(shí)鐘脈沖與數(shù)據(jù)脈沖之間的頻率和相位保持一致的機(jī)制以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)裝配就叫做同步，實(shí)現(xiàn)同步的技術(shù)就是同步方式。串行通信中的同步有異步方式和同步方式兩類。(1)異步方式異步方式是

6、一種字符同步方式。所謂異步是指所傳數(shù)據(jù)的每兩個(gè)字符之間的間隔時(shí)間可以不相等。這種傳輸每個(gè)字符以起始位開頭，以停止位結(jié)束，中間是被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位，每位數(shù)據(jù)位都與發(fā)送端同步，所以又稱為起止式同步方式。這種方式在傳輸?shù)膬啥酥g傳送的每個(gè)字符都要同步一次。因此，每個(gè)字符都是一個(gè)獨(dú)立的信息單位(稱為一幀)。 發(fā)送端，在發(fā)送每一個(gè)字符的串行數(shù)據(jù)前加一個(gè)起始位，在數(shù)據(jù)位結(jié)束時(shí)加一位奇偶校驗(yàn)位(可選)、一到二位結(jié)束位，這就是異步傳送完整的一幀。起始位是低電平，結(jié)束位是高電平。所發(fā)送的位寬等于發(fā)送端的移位時(shí)鐘脈沖的周期寬度，即發(fā)送是在移位時(shí)鐘脈沖的控制下把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)的。 接收端，為了正確的接收數(shù)據(jù)就必

7、須采用和發(fā)送端相同頻率的移位時(shí)鐘脈沖。由于接收端與發(fā)送端不是同一時(shí)鐘源，因此接收頻率和發(fā)送頻率可能會(huì)有一些誤差。為了保證采樣精度，接收移位時(shí)鐘脈沖采用頻率是發(fā)送時(shí)鐘頻率N倍的時(shí)鐘源經(jīng)過N分頻(方波分頻)得到。接收端的接收過程為：接收端在初始狀態(tài)時(shí)分頻器輸入被禁止輸出就為低電平，當(dāng)收到收到起始位的負(fù)跳變時(shí)，分頻器輸入頻率被允許，當(dāng)分頻器計(jì)數(shù)到N/2時(shí)將輸出高電平。這個(gè)上升沿將再次采樣輸入信號(hào)，如果還是低電平就認(rèn)為是起始位，在下一個(gè)上升沿就將開始采樣數(shù)據(jù)位。對(duì)約定的數(shù)據(jù)位數(shù)采樣完成后(含奇偶位，如果有的話)，采樣約定位數(shù)的結(jié)束信號(hào)，如果是高電平則本次傳輸完成，置分頻器輸入禁止?fàn)顟B(tài)。異步方式雖然在輸

8、出/輸入端不使用同一個(gè)時(shí)鐘源，但由于頻率相同且每個(gè)字符都要同步一次，即使有一定的時(shí)鐘偏差也不會(huì)向后累積，能夠保證接收的可靠性。(2)同步方式發(fā)送端發(fā)送的每位信息都帶有同步信息。在實(shí)際應(yīng)用中，使用同一時(shí)鐘源作為發(fā)送端和接收端的移位時(shí)鐘脈沖。這樣就不需要在數(shù)據(jù)中附加控制冗余信息，提高了數(shù)據(jù)傳輸率，但增加了一條通信線路。這種方式必須控制數(shù)據(jù)線和同步線的畸變和相移，以保證接收端能夠正確接收數(shù)據(jù)。同步方式一般是以數(shù)據(jù)塊為信息單位傳送，而每幀信息包括成百上千個(gè)字符或比特(二進(jìn)制位)。數(shù)據(jù)塊內(nèi)部的位傳送是同步的，數(shù)據(jù)塊與數(shù)據(jù)塊之間的傳送也應(yīng)該是同步的，這就是同步通信。同步方式有兩種形式：外同步和內(nèi)同步。外同

9、步是指不但每一位有同步時(shí)鐘，而且發(fā)送端在發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)塊之前要先發(fā)送一個(gè)塊同步信號(hào)，通知接收端在下一個(gè)采樣時(shí)鐘位置是下一個(gè)接收數(shù)據(jù)塊的第一個(gè)比特。至于如何對(duì)接收到的比特流進(jìn)行劃分，要按事先的約定。內(nèi)同步無需數(shù)據(jù)塊同步信號(hào)，數(shù)據(jù)塊的同步采用比特流中的同步碼來同步，同步碼后面就是數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)劃分同樣根據(jù)事先約定。內(nèi)同步格式的通信協(xié)議一般有兩種：面向字符的通信協(xié)議和面向比特的通信協(xié)議。 3.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼技術(shù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以以數(shù)字信號(hào)或模擬信號(hào)在通信信道上傳輸，主要根據(jù)傳輸設(shè)備和傳輸介質(zhì)的不同而采用不同的方式。 (1)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字編碼技術(shù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以數(shù)字信號(hào)傳輸時(shí)，往往要進(jìn)行編碼，以保證數(shù)據(jù)在信道上正確地傳輸

10、。目前，在傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)往往采用曼徹斯特編碼或差分曼徹斯特編碼。這兩種編碼在每一位數(shù)據(jù)位的中心都有一個(gè)跳變，接收端可以將它分離出來作為同步信號(hào)。由于它們的每位數(shù)據(jù)位都帶有同步信息，所以又稱為自同步編碼。如圖8.1所示。 曼徹斯編碼以在數(shù)據(jù)位中心的跳變來判斷這位數(shù)據(jù)是0或是1，正跳變(由低電平到高電平)表示0，負(fù)跳變(由高電平到低電平)表示1。差分曼徹斯特編碼是以每位數(shù)據(jù)位的開始是否有跳變來表示這位數(shù)據(jù)是0還是1，在數(shù)據(jù)位開始時(shí)有跳變?yōu)?，無跳變?yōu)?。由于曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼在數(shù)據(jù)波形上就攜帶了時(shí)鐘信息，在一條傳輸線上傳輸數(shù)據(jù)和同步時(shí)鐘就不會(huì)出現(xiàn)失步，因此可以用較高的傳輸率傳輸數(shù)據(jù)。

11、(2)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬編碼技術(shù)在線路上傳輸?shù)拿}沖信號(hào)可以分解成直流分量、低頻與高頻諧波分量，因此數(shù)字信號(hào)的傳輸需要很寬的頻帶。如果在帶寬較窄的信道傳輸數(shù)字脈沖信號(hào)，則會(huì)濾去一些諧波分量，造成脈沖波形畸變導(dǎo)致傳輸失敗。于是，在帶寬較窄的信道傳輸時(shí)發(fā)送端要將數(shù)字信號(hào)變換成一定頻率范圍內(nèi)的模擬信號(hào)在某一頻帶內(nèi)傳輸，接收端將這些模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)接收，這種變換和反變換就稱為調(diào)制和解調(diào)。調(diào)制過程是用數(shù)字信號(hào)對(duì)一定頻率的正弦載波信號(hào)的振幅、頻率、相位進(jìn)行控制，使之加載到載波信號(hào)上。接收端將數(shù)字信號(hào)從加載的載波信號(hào)上分離出來，就是解調(diào)過程。調(diào)制方式一般有三種：調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相，又分別稱為移幅鍵控(ASK，

12、Amplitude Shift Keying)、移頻鍵控(FSK，F(xiàn)requency Shift Keying)和移相鍵控(PSK，Phase Shift Keying)。在對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸中，不改變數(shù)字信號(hào)的波形和頻率的傳輸方式稱為基帶傳輸，而傳輸經(jīng)過調(diào)制后的變成模擬信號(hào)的傳輸方式稱為頻帶傳輸。 4.傳輸速率與傳輸距離在串行通信中，傳輸速率用波特率來表示。所謂波特率，是指單位時(shí)間內(nèi)傳送二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，其單位是位/秒(bit/s)。它是衡量串行數(shù)據(jù)速度快慢的重要指標(biāo)。有時(shí)也用“位周期”來表示傳輸速率，位周期是波特率的倒數(shù)。傳輸距離是指發(fā)送端和接收端之間直接傳送串行數(shù)據(jù)的最大距離(誤碼在允許的

13、范圍內(nèi))。它與傳輸速率及傳輸介質(zhì)的電氣特性有關(guān)，往往傳輸距離隨傳輸速率的增加而減小。5.傳輸差錯(cuò)控制串行數(shù)據(jù)在傳輸過程中，由于干擾而引起誤碼是難免的，這將直接影響通信系統(tǒng)的可靠性，所以，通信中的差錯(cuò)控制能力是衡量一個(gè)通信系統(tǒng)的重要指標(biāo)。我們把如何發(fā)現(xiàn)傳輸中的錯(cuò)誤，叫檢錯(cuò)；在發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤之后，如何消除錯(cuò)誤，叫糾錯(cuò)。一個(gè)可靠的通信系統(tǒng)必須提供無差錯(cuò)的傳輸服務(wù)，差錯(cuò)控制的作用就是在通信過程中發(fā)現(xiàn)和糾正誤碼。 (1)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟铄e(cuò)控制方式 反饋重傳糾錯(cuò)(ARQ，Automatic Request for Repeat)在發(fā)送端發(fā)送具有檢錯(cuò)功能的編碼，發(fā)送完后保存該數(shù)據(jù)，等待接收端的應(yīng)答。在接收端根據(jù)檢錯(cuò)碼

14、的編碼規(guī)則判斷所接收的數(shù)據(jù)是否正確，并把判斷結(jié)果反饋給發(fā)送端。如果發(fā)送端收到的是無錯(cuò)應(yīng)答，就刪除所保存的發(fā)送數(shù)據(jù)，繼續(xù)發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)；如果是有錯(cuò)應(yīng)答，則將保存的數(shù)據(jù)重發(fā)。這種檢糾錯(cuò)的方式簡單，檢錯(cuò)的冗余信息位不多，因此應(yīng)用廣泛。但當(dāng)通信信道干擾嚴(yán)重時(shí)，通信就會(huì)經(jīng)常處于重傳狀態(tài)而無法進(jìn)行下去。因此，這種方式要求信道的誤碼率小于一定的值，一般誤碼率小于10-7的信道為合格。誤碼率是指錯(cuò)誤碼的位數(shù)與所傳輸?shù)目偽粩?shù)之比值。 前向糾錯(cuò)(FEC，F(xiàn)orward Error Correcting)在發(fā)送端發(fā)送具有糾錯(cuò)功能的編碼，與檢錯(cuò)碼相比，要增加一些冗余信息來完成糾錯(cuò)功能。接收端根據(jù)糾錯(cuò)碼的編碼規(guī)則，不但

15、能檢出錯(cuò)誤編碼，而且還能糾正它。采用該方式發(fā)送端就不必等待應(yīng)答。但一種糾錯(cuò)編碼能糾正的編碼位數(shù)是有限的，而且糾正的誤碼位越多要求的冗余位也越多，編解碼過程也越復(fù)雜。如果誤碼的位數(shù)超過該編碼的糾錯(cuò)能力，這種方式就無能為力了。 混合糾錯(cuò)(HEC，Hybrid Error Correcting)綜合了以上兩種方式，在發(fā)送端發(fā)送能糾錯(cuò)的編碼，在接收端如發(fā)現(xiàn)誤碼在糾錯(cuò)能力范圍內(nèi)則直接糾錯(cuò)且反饋無錯(cuò)應(yīng)答，如發(fā)現(xiàn)誤碼超過糾錯(cuò)能力則向發(fā)送端反饋誤碼信息請(qǐng)求重發(fā)該組數(shù)據(jù)。 (2)常用的檢糾錯(cuò)方法在基本通信規(guī)程中一般采用奇偶校驗(yàn)或方陣碼檢錯(cuò)，以反饋重發(fā)方式糾錯(cuò)；在高級(jí)通信控制規(guī)程中一般采用循環(huán)冗余碼CRC(Cyc

16、lic Redundancy Code)檢錯(cuò)和自動(dòng)糾錯(cuò)。 方陣碼檢錯(cuò)方陣碼檢錯(cuò)技術(shù)是奇偶校驗(yàn)與“檢驗(yàn)和”的綜合。例如，7位編碼的字符附1位奇偶校驗(yàn)位，以使整個(gè)字節(jié)的“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)或者為奇數(shù)。讓若干個(gè)帶檢驗(yàn)位字符組成一個(gè)數(shù)據(jù)塊，并對(duì)所有數(shù)據(jù)塊中的字符縱向按位加，產(chǎn)生一個(gè)單字節(jié)的檢驗(yàn)字符并附加到數(shù)據(jù)塊末尾。這一檢驗(yàn)字符實(shí)際是所有字節(jié)“異或”的結(jié)果，反映了整個(gè)數(shù)據(jù)塊的奇偶性。在接收時(shí)，數(shù)據(jù)塊讀出產(chǎn)生一個(gè)檢驗(yàn)字符，和發(fā)送來的檢驗(yàn)字符進(jìn)行比較。如果兩者不同，就表明有錯(cuò)碼，反饋重發(fā)。下面是一個(gè)方陣檢驗(yàn)字符的生成示例。 1 1 0 1 0 0 1 0奇偶位0 1 0 0 0 0 0 11 0 1 0 1

17、 0 1 01 1 1 1 0 0 1 11 1 0 0 0 0 1 1_0 0 0 0 1 0 0 1 循環(huán)冗余碼(CRC)檢錯(cuò)和自動(dòng)糾錯(cuò)循環(huán)冗余碼CRC具有很高的糾錯(cuò)能力，在串行數(shù)據(jù)通信中得到廣泛的應(yīng)用。CRC碼的特性：任何一個(gè)CRC碼循環(huán)右(左)移一位產(chǎn)生的新碼仍然是CRC碼；任何兩個(gè)CRC碼按位異或結(jié)果仍然是CRC碼。CRC的算法可以通過軟件實(shí)現(xiàn)，也可以通過除法電路和移位電路硬件實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前，CRC碼的編譯碼大都采用硬件實(shí)現(xiàn)。8.1.2 串行通信的數(shù)據(jù)格式在通信過程中，通信的各方都必須按統(tǒng)一的通信協(xié)議進(jìn)行才能夠完成通信。所謂通信協(xié)議是指通信各方相互的一組約定，這組約定中要對(duì)包含同步方式、

18、傳送速度、數(shù)據(jù)格式、傳送步驟、檢糾錯(cuò)方式以及控制方式的定義等各個(gè)方面作出統(tǒng)一規(guī)定，以保證通信的順利實(shí)施和完成。相互通信的各方必須共同遵守同一通信協(xié)議才能夠正確完成相互間的通信。通信協(xié)議也叫做通信控制規(guī)程，或者傳輸控制規(guī)程，它在ISO的OSI七層參考模型中屬于數(shù)據(jù)鏈路層。當(dāng)前較為廣泛采用的串行通信協(xié)議有兩類：起止式異步通信協(xié)議和同步通信協(xié)議。同步通信協(xié)議又有面向字符(Character-Oriented)的同步通信協(xié)議和面向比特(Bit-Oriented)的同步通信協(xié)議等各種同步通信協(xié)議。接下來討論這幾種通信協(xié)議的數(shù)據(jù)格式。 1.起止式異步通信協(xié)議的數(shù)據(jù)格式(1)幀格式由于在異步通信時(shí)被傳送的字

19、符出現(xiàn)在數(shù)據(jù)流中的相對(duì)時(shí)間是任意的與隨機(jī)的，因此，為了確保異步通信的正確性，必須找到一種方法，使收/發(fā)雙方在隨機(jī)傳送的字符與字符間實(shí)現(xiàn)同步。這種方法就是在字符數(shù)據(jù)格式中設(shè)置起始位和停止位，發(fā)送端在一個(gè)字符正式發(fā)送之前先發(fā)一個(gè)起始位，而在該字符結(jié)束時(shí)再發(fā)一個(gè)(或幾個(gè))停止位。接收端在檢測(cè)到起始位時(shí)，便知道字符已到達(dá)，應(yīng)開始接收字符；當(dāng)檢測(cè)到停止位時(shí)，則知道字符已結(jié)束。由于這種通信的數(shù)據(jù)格式是靠起始位和停止位來進(jìn)行字符同步的，故稱之為起止式數(shù)據(jù)格式。 起止式異步通信的幀數(shù)據(jù)格式 每幀信息(即每個(gè)字符)由4部分組成：1位起始位 (低電平，邏輯值0)；58位數(shù)據(jù)位(傳送的有效信息)；1位校驗(yàn)位(也可以

20、沒有校驗(yàn)位)；最后是l位，或l.5位，或2位停止位，停止位后面是不定長度的空閑位，停止位和空閑位都規(guī)定為高電平(邏輯值1)，這樣就保證起始位開始處一定有1個(gè)下跳沿。起始位和停止位是作為聯(lián)絡(luò)信號(hào)而附加的，它們?cè)诋惒酵ㄐ胖衅鹬陵P(guān)重要的作用，為通信雙方提供了何時(shí)開始/收發(fā)，何時(shí)結(jié)束的標(biāo)志。傳送開始之前，發(fā)/收雙方把所采用的起止式幀格式(包括字符的數(shù)據(jù)位長度，停止位位數(shù)，有無校驗(yàn)位以及是奇校驗(yàn)還是偶校驗(yàn)等)和數(shù)據(jù)傳輸速率作統(tǒng)一約定。傳送開始后，接收設(shè)備不斷地檢測(cè)傳輸線，看是否有起始位到來。當(dāng)收到一系列的“1”(停止位或空閑位)之后，檢測(cè)到一個(gè)下跳沿，說明起始位出現(xiàn)，起始位經(jīng)確認(rèn)后；就開始接收所規(guī)定的

21、數(shù)據(jù)位和奇偶校驗(yàn)位以及停止位。經(jīng)過處理將停止位去掉，把數(shù)據(jù)位拼裝成一個(gè)并行字節(jié)：并且經(jīng)校驗(yàn)后，無奇偶錯(cuò)才算正確地接收一個(gè)字符。一個(gè)字符接收完畢，接收設(shè)備又繼續(xù)測(cè)試傳輸線，監(jiān)視“下跳沿”的到來和下一字符的開始，直到全部數(shù)據(jù)傳送完畢。 (2)特點(diǎn)接收端自動(dòng)實(shí)現(xiàn)字符同步和位同步。接收端以約定的傳輸速率的N倍(N通常為4、8、16、32、64等)的本地時(shí)鐘產(chǎn)生接收端的采樣時(shí)鐘，采樣時(shí)鐘的上升沿作為采樣信號(hào)，由前述知道，該上升沿差不多在信息位的中間位置。N稱為波特率因子。對(duì)接收時(shí)鐘的精度要求不是很高。由上述工作過程可以看到，異步通信是1次傳送1幀數(shù)據(jù)(1個(gè)字符)。每傳送1幀數(shù)據(jù)，發(fā)送端都用起始位來通知接

22、收端，以此來重新核對(duì)收/發(fā)雙方的同步。若接收設(shè)備和發(fā)送設(shè)備兩者的時(shí)鐘頻率略有偏差，這也不會(huì)因偏差的累積而導(dǎo)致錯(cuò)位，加之字符之間的空閑位也為這種偏差提供一種緩沖，所以異步串行通信的可靠性高。傳輸數(shù)據(jù)的速率慢、效率低。由于起止式數(shù)據(jù)格式允許上一幀數(shù)據(jù)與下一幀數(shù)據(jù)之間有空閑位，所以數(shù)據(jù)傳輸速率慢。由于要在每個(gè)字符的前后加上起始位和停止位這樣一些附加位，使得傳送有用(效)的數(shù)據(jù)位減少，所以傳輸效率低(最大80)。接收電路相對(duì)簡單，所以異步串行通信易于實(shí)現(xiàn)?；谝陨线@些特點(diǎn)，異步串行通信仍然是最廣泛應(yīng)用的通信方式之一。2.面向字符的同步通信協(xié)議的數(shù)據(jù)格式這是一種內(nèi)同步方式的同步通信協(xié)議。(1)幀格式這種

23、同步通信協(xié)議的典型代表是IBM公司的二進(jìn)制同步通信協(xié)議(BSCP)。它的特點(diǎn)是一次傳送由若干個(gè)字符組成的數(shù)據(jù)塊，而不是只傳送一個(gè)字符，并規(guī)定了10個(gè)特殊字符作為這個(gè)數(shù)據(jù)塊的開頭與結(jié)束標(biāo)志以及整個(gè)傳輸過程的控制信息，這10個(gè)特殊字符叫做通信控制字。由于被傳送的數(shù)據(jù)塊是由字符組成，因此被稱作面向字符的數(shù)據(jù)格式。二進(jìn)制同步通信協(xié)議的數(shù)據(jù)幀格式為： SYNSYNSOH標(biāo)題STX數(shù)據(jù)塊ETB/ETX塊校驗(yàn)其中，控制字符的定義如下：SYN是同步字符(Synchronous Character)，每一幀開始處都有一個(gè)或者兩個(gè)SYN，加一個(gè)SYN的稱單同步，加兩個(gè)SYN的稱雙同步。設(shè)置同步字符是起聯(lián)絡(luò)作用，傳

24、送數(shù)據(jù)時(shí)，接收端不斷檢測(cè)，一旦出現(xiàn)同步字符，就知道是一幀開始了。接著的SOH是序始字符(Start of Header)，它表示標(biāo)題的開始。標(biāo)題中包括源地址、目標(biāo)地址和路由指示等信息。STX是文始字符(start Of Text)，它標(biāo)志著傳送的正文(數(shù)據(jù)塊)開始。數(shù)據(jù)塊就是被傳送的正文內(nèi)容，由若干個(gè)字符組成。數(shù)據(jù)塊后面是組終字符ETB(End of Transmission Block)或文終字符EXT(End of Text)。其中ETB用在正文很長，需要分成若干個(gè)分?jǐn)?shù)據(jù)塊，分別在不同幀中發(fā)送的場(chǎng)合，這時(shí)在每個(gè)分?jǐn)?shù)據(jù)塊后面用組終字符ETB，而在最后一個(gè)分?jǐn)?shù)據(jù)塊后面用文終字符ETX。一幀的最

25、后是校驗(yàn)碼，它對(duì)從SOH開始直到ETX(或ETB)字段進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)方式可以是縱橫奇偶校驗(yàn)或CRC校驗(yàn)。面向字符同步通信協(xié)議的數(shù)據(jù)幀格式中所采用的10個(gè)通信控制字符如表8.2所示。(2)數(shù)據(jù)透明因?yàn)樵跀?shù)據(jù)塊中完全有可能出現(xiàn)與通信控制字符代碼相同的數(shù)據(jù)字符，為防發(fā)生誤解，在接收端必須區(qū)別開數(shù)據(jù)字符代碼和特定的通信控制字符代碼。為了解決這個(gè)問題，該同步通信協(xié)議就應(yīng)具有將通信控制字符作為普通數(shù)據(jù)處理的能力，這種能力叫做數(shù)據(jù)透明。為此，在協(xié)議中設(shè)置了轉(zhuǎn)義字符DLE(Data Link Escape)。當(dāng)把一個(gè)通信控制字符看成數(shù)據(jù)時(shí)，在它前面要加一個(gè)DLE，這樣接收器收到一個(gè)DLE就可預(yù)知下一個(gè)字符是數(shù)

26、據(jù)字符，而不會(huì)把它當(dāng)作控制字符來處理了。由于DLE本身也是特定字符，所以當(dāng)它出現(xiàn)在數(shù)據(jù)塊中作為數(shù)據(jù)時(shí)，也要在它前面再加上另一個(gè)DLE。這種方法叫字符填充。字符填充實(shí)現(xiàn)起來相當(dāng)麻煩，且依賴于所使用字符集的編碼。 (3)特點(diǎn)以數(shù)據(jù)幀為傳送單位。每次傳送都是一個(gè)完整的數(shù)據(jù)幀，它包含若干個(gè)控制字符、數(shù)據(jù)字符、校驗(yàn)字符。每個(gè)字符由8個(gè)二進(jìn)制位組成。二進(jìn)制位流的同步由發(fā)送端在每一位信息附加同步信號(hào)完成，數(shù)據(jù)塊的同步由數(shù)據(jù)幀的同步字符控制完成。通信各方必須使用同一字符集。由于數(shù)據(jù)透明的字符填充完全依賴所使用字符集的編碼，不同字符集的控制字符不一樣，就無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)透明。 3.面向比特的同步通信協(xié)議的數(shù)據(jù)格式這

27、也是一種內(nèi)同步方式的同步通信協(xié)議。(1)幀格式面向比特的協(xié)議中最有代表性的IBM的同步數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程SDLC(Synchronous Data Link Control)，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO的高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程HDLC(High Level Data Link Control)，美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)ANSI(American National Standards Institute)的先進(jìn)數(shù)據(jù)通信規(guī)程ADCCP(Advanced Data Communications Control Procedure)。這些協(xié)議的特點(diǎn)是所傳輸?shù)囊粠瑪?shù)據(jù)可以是任意二進(jìn)制位，而且它是靠約定的位組合模式，而不是

28、靠特定字符來標(biāo)志幀的開始和結(jié)束，所以稱為面向比特的協(xié)議。8位8位或任意長8位或160位16位8位01111110ACIFC01111110開始標(biāo)志地址場(chǎng)控制場(chǎng)信息場(chǎng)校驗(yàn)場(chǎng)結(jié)束標(biāo)志SDLC/HDLC的數(shù)據(jù)幀格式(2)幀信息的分段SDLC/HDLC的一幀信息包括以下幾個(gè)場(chǎng)(Field)，所有場(chǎng)都是從最低有效位開始傳送。 SDLC/HDLC標(biāo)志符SDLC/HDLC協(xié)議規(guī)定，所有信息傳輸必須以一個(gè)標(biāo)志符開始，并且以同一個(gè)標(biāo)志符結(jié)束。這個(gè)標(biāo)志符是二進(jìn)制位串01111110，稱標(biāo)志場(chǎng)(F)。從開始標(biāo)志符到結(jié)束標(biāo)志符之間構(gòu)成一個(gè)完整的信息單位，稱為一幀(Frame)。所有的信息是以幀的形式傳輸?shù)模鴺?biāo)志符提

29、供了每一幀的邊界。接收端可以通過搜索“01111110”來探知幀的開頭和結(jié)束，以此建立幀同步。 地址場(chǎng)和控制場(chǎng)在標(biāo)志場(chǎng)之后，可以有一個(gè)地址場(chǎng)A(Address)和一個(gè)控制場(chǎng)C(Control)。地址場(chǎng)用來規(guī)定與之通信的站點(diǎn)地址；控制場(chǎng)可規(guī)定若干個(gè)命令。SDLC規(guī)定：A場(chǎng)和C場(chǎng)的寬度為8位。HDLC規(guī)定：A場(chǎng)可為任意長度，接收方必須檢查每個(gè)地址字節(jié)的第一位，如果為“0”，則后邊跟著另一個(gè)地址字節(jié)，若為“1”，則該字節(jié)就是最后一個(gè)地址字節(jié)；C場(chǎng)為8位或16位，同理，如果控制場(chǎng)第一個(gè)字節(jié)的第一位為“0”，則還有第二個(gè)控制場(chǎng)字節(jié)，否則就只有一個(gè)字節(jié)。 信息場(chǎng)跟在控制場(chǎng)之后的是信息場(chǎng)I(Informat

30、ion)。信息場(chǎng)I場(chǎng)包含有要傳送的數(shù)據(jù)，并不是每一幀都必須有信息場(chǎng)。即數(shù)據(jù)場(chǎng)長度可以為0，當(dāng)它為0時(shí)，則這一幀主要是控制命令。 幀校驗(yàn)場(chǎng)緊跟在信息場(chǎng)之后的是兩字節(jié)的幀校驗(yàn)場(chǎng)，幀校驗(yàn)場(chǎng)稱為FC(Frame Check)場(chǎng)或稱為幀校驗(yàn)序列FCS(Frame Check Sequence)。SDLC/HDLC均采用16位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼CRC，其生成多項(xiàng)式為CCITT多項(xiàng)式X16+X12+X5+l。除了標(biāo)志場(chǎng)和自動(dòng)插入的“0”位外，所有的信息都參加CRC計(jì)算。(3)實(shí)際應(yīng)用時(shí)的兩個(gè)技術(shù)問題 “0”位插入/刪除技術(shù)SDLC/HDLC協(xié)議規(guī)定以01111110為標(biāo)志字節(jié)，但在信息場(chǎng)中也完全有可能有同一種模

31、式的字節(jié)，為了把它與標(biāo)志區(qū)分開來，所以采取了“0”位插入和刪除技術(shù)。具體做法是：發(fā)送端在發(fā)送所有信息(除標(biāo)志字節(jié)外)時(shí)，只要遇到連續(xù)5個(gè) “1”，就自動(dòng)插入一個(gè)“0”，當(dāng)接收端在接收數(shù)據(jù)時(shí)(除標(biāo)志字節(jié))如果連續(xù)接收到5個(gè)“1”，就自動(dòng)將其后的一個(gè)“0”刪除，以恢復(fù)信息的原有形式。這種“0”位的插入和刪除過程是由硬件自動(dòng)完成的。 SDLC/HDLC異常結(jié)束如在發(fā)送過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，SDLC/HDLC協(xié)議用異常結(jié)束(Abort)字符，或稱失效序列使本幀作廢。在HDLC規(guī)程中，7個(gè)連續(xù)的“1”被作為失效字符，而在SDLC中失效字符是8個(gè)連續(xù)的“1”。當(dāng)然在失效序列中不使用“0”位插入/刪除技術(shù)。SDL

32、C/HDLC協(xié)議規(guī)定，在一幀之內(nèi)不允許出現(xiàn)數(shù)據(jù)間隔。在兩幀信息之間，發(fā)送器可以連續(xù)輸出標(biāo)志符序列，也可以輸出連續(xù)的高電平，它被稱為空閑(Idle)信號(hào)。從上述同步協(xié)議的介紹可以看到，采用同步協(xié)議的數(shù)據(jù)格式，傳輸效率高，傳送速率快，但其技術(shù)復(fù)雜，硬件開銷大。故在一般應(yīng)用中，采用異步通信協(xié)議的數(shù)據(jù)格式較多。8.1.3 串行通信標(biāo)準(zhǔn)為了使不同生產(chǎn)廠家產(chǎn)生的計(jì)算機(jī)設(shè)備或通信設(shè)備能夠互連，需要一個(gè)通信接口標(biāo)準(zhǔn)。國際電話與電報(bào)顧問委員會(huì)CCITT定義，物理接口兩端的設(shè)備分別稱為數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE(Data Terminal Equipment)和數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備DCE(Data Circuit-termi

33、nating Equipment)，后者也叫做數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE(Data Communication Equipment)。DTE包括各種用戶終端、計(jì)算機(jī)等設(shè)備，DCE指提供給用戶的通信設(shè)備如MODEM、電傳機(jī)等。美國電子工業(yè)聯(lián)合會(huì)(EIA)制定的RS(建議標(biāo)準(zhǔn)Recommended Standard)和CCITT制定的V系列和X系列接口標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了接口的機(jī)械特性、電氣特性、功能特性與規(guī)程特性。 1.RS-232C接口標(biāo)準(zhǔn)該標(biāo)準(zhǔn)的全稱是EIA-RS-232C標(biāo)準(zhǔn)(Electronic Industrial Associate-Recommended Standard 232C)是美國EIA(

34、電子工業(yè)聯(lián)合會(huì))與BELL等公司一起開發(fā)的1969年公布的通信協(xié)議。232標(biāo)準(zhǔn)與CCITT的V.24基本相同。它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在020,000bit/s范圍內(nèi)、傳輸距離在15m以內(nèi)的通信。由于通信設(shè)備廠商大都生產(chǎn)與RS-232C制式兼容的通信設(shè)備，因此，它作為一種標(biāo)準(zhǔn)，目前已在微機(jī)串行通信接口中廣泛采用。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)最初是為遠(yuǎn)程通信連接數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE與數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE而制定的。因此，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，并未考慮計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用要求。但目前它又廣泛地被借來用于計(jì)算機(jī)(更準(zhǔn)確地說，是計(jì)算機(jī)接口)與終端或外設(shè)之間的近端連接標(biāo)準(zhǔn)。很顯然，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的有些規(guī)定及定義和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是不一致的，甚至

35、是相矛盾的。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)中所提到的“發(fā)送”和“接收”，都是站在DTE的立場(chǎng)上，而不是站在DCE的立場(chǎng)來定義的。由于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，往往是CPU和I/O設(shè)備之間傳送信息，兩者都是DTE，因此雙方都能發(fā)送或接收。 (1)EIA-RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)線 RS-232C的信號(hào)線定義表8.3給出了RS-232C的信號(hào)名稱、對(duì)應(yīng)引腳號(hào)(DB-25連接器)及功能。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)為主信道和輔信道共分配了25條線，其中輔信道的信號(hào)線，幾乎沒有使用，而主信道的信號(hào)線有9條(表中打*號(hào)者)，以下是這9個(gè)信號(hào)的說明：2號(hào)線發(fā)送數(shù)據(jù)(TxDTransmitted data)：通過TxD線DTE終端將串行數(shù)

36、據(jù)發(fā)送到MODEM。3號(hào)線接收數(shù)據(jù)(RxDReceived data)：通過RxD線DTE終端接收從MODEM發(fā)來的串行數(shù)據(jù)。4號(hào)線請(qǐng)求發(fā)送(RTSRequest to send)：用來表示DTE請(qǐng)求DCE發(fā)送數(shù)據(jù)，即當(dāng)終端要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，使該信號(hào)有效(ON狀態(tài))，向MODEM請(qǐng)求發(fā)送。它用來控制MODEM是否要進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)。5號(hào)線允許發(fā)送(CTSClear to send)：用來表示DCE準(zhǔn)備好接收DTE發(fā)來的數(shù)據(jù)。是對(duì)請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)RTS的響應(yīng)信號(hào)。當(dāng)MODEM已準(zhǔn)備好接收終端傳來的數(shù)據(jù)，并向前發(fā)送時(shí)，使該信號(hào)有效，通知DTE終端開始沿發(fā)送數(shù)據(jù)線TxD發(fā)送數(shù)據(jù)。4號(hào)線和5號(hào)線這對(duì)RTS/CTS

37、請(qǐng)求應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號(hào)是用于半雙工采用MODEM的系統(tǒng)中作發(fā)送方式和接收方式之間的切換。在全雙工系統(tǒng)中，因配置雙向通道，因此不需RTS/CTS聯(lián)絡(luò)信號(hào)，使其處于高電平狀態(tài)。6號(hào)線數(shù)據(jù)通信設(shè)備準(zhǔn)備就緒(DSRData set ready)：有效時(shí)(ON狀態(tài))，表明MODEM處于可以使用的狀態(tài)。7號(hào)線信號(hào)地(SGSignal Ground)：所有公共信號(hào)地。8號(hào)線數(shù)據(jù)載波檢測(cè)(DCD Data Carrier detection)線：用來表示DCE已接通通信鏈路，告之DTE準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。當(dāng)本地的MODEM收到由通信鏈路另一端(遠(yuǎn)地)的MODEM送來的載波信號(hào)時(shí)，使DCD信號(hào)有效，通知DTE終端準(zhǔn)備接收，

38、并且由MODEM將接收下來的載波信號(hào)解調(diào)成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)后，沿接收數(shù)據(jù)線RxD送到DTE終端。20號(hào)線數(shù)據(jù)終端設(shè)備準(zhǔn)備就緒(DTRData Set ready)：有效時(shí)(ON狀態(tài))，表明數(shù)據(jù)終端可以使用。6號(hào)線和20號(hào)線這對(duì)DSR和DTR信號(hào)有時(shí)連到電源上，一上電就立即有效。目前有些RS-232C接口甚至省去了用以指示設(shè)備是否準(zhǔn)備好的這類信號(hào)，認(rèn)為設(shè)備是始終都準(zhǔn)備好的。可見這兩個(gè)設(shè)備狀態(tài)信號(hào)有效，只表示設(shè)備本身可用，并不說明通信鏈路可以開始進(jìn)行通信了。22號(hào)線振鈴指示(RIRinging Indicator)：當(dāng)MODEM收到交換臺(tái)送來的振鈴呼叫信號(hào)時(shí)；使該信號(hào)有效(ON狀態(tài))，通知終端，已被呼叫。

39、上述控制信號(hào)線何時(shí)有效，何時(shí)無效的順序表示了接口信號(hào)的傳送過程。例如，只有當(dāng)DSR和DTR都處于有效(ON)狀態(tài)時(shí)，才能在DTE和DCE之間進(jìn)行傳送操作。若DTE要發(fā)送數(shù)據(jù)，則預(yù)先將RTS線置成有效(ON)狀態(tài)，等CTS線上收到有效(ON)狀態(tài)的回答后，才能在TxD線上發(fā)送串行數(shù)據(jù)。這種順序的規(guī)定對(duì)半雙工的通信線路特別有用，因?yàn)榘腚p工的通信線路進(jìn)行雙向傳送時(shí)，有一個(gè)換向問題，只有當(dāng)收到DCE的CTS線為有效(ON)狀態(tài)后，才能確定DCE已由接收方向改為發(fā)送方向了，這時(shí)線路才能開始發(fā)送。輔信道信號(hào)和主信道類似，這里不再贅述。 機(jī)械特性連接器。232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了25針連接器DB-25，并且規(guī)定在D

40、TE一端的插座為插針型，在DCE一端為插孔型。既可以用于同步通信，也可以用于異步通信。在進(jìn)行異步通信時(shí)，最多也只需9個(gè)信號(hào)：2個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)、6個(gè)控制信號(hào)、1個(gè)公共信號(hào)地。因此從286微機(jī)到現(xiàn)在的微機(jī)一般都采用DB-9型連接器，作為多功能I/O卡或主板上COM1和COM2兩個(gè)串行口的連接器。DB-9型連接器的引腳信號(hào)分配與DB-25型引腳信號(hào)完全不同。因此，若通信的兩端分別配接DB-25型連接器和DB-9型連接器，則必須使用專門的電纜連接它們。當(dāng)DB-25作為DTE而DB-9作為DCE時(shí)，其對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖8.4所示。在通信速率低于20kbit/s時(shí)，RS-232C所能直接連接的最大物理距離為15m(

41、50英尺)。232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，若不使用MODEM，在碼元畸變小于4的情況下，DTE和DCE之間最大傳輸距離為15m(50英尺)。可見這個(gè)最大的距離是在碼元畸變小于4的前提下給出的。為了保證碼元畸變小于4的要求，接口標(biāo)準(zhǔn)在電氣特性中規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載電容應(yīng)小于2500pF。然而，在異步通信實(shí)際應(yīng)用中，碼元畸變超過4，甚至為1020時(shí)，也能正常傳輸信息，這意味著驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載電容可以超過2500pF；而且由于工藝的改進(jìn)，每英尺電纜的電容值也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于4050pF。因而傳輸距離往往可大大超過15m。 (2)電氣特性 在TxD和RxD數(shù)據(jù)上 在RTS、CTS、DSR、DTR、DCD等控制線上 EIA-RS

42、-232C與TTL轉(zhuǎn)換由上可知，RS-232C是用正負(fù)電壓來表示邏輯狀態(tài)，與TTL以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。因此，為了能夠同計(jì)算機(jī)接口或終端的TTL器件連接，必須在RS-232C與TTL電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換。實(shí)現(xiàn)這種變換的方法可用分立元件，也可用集成電路芯片。比較廣泛的使用是用集成電路轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換，如MCl488、SN75150芯片可完成TTL電平到EIA電平的轉(zhuǎn)換，MCl489、SN75154芯片可實(shí)現(xiàn)EIA電平到TTL電平的轉(zhuǎn)換，而MAX232芯片可完成TTLEIA雙向電平轉(zhuǎn)換。由于MCl488要求使用12V高壓電源，不太方便。電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232，可以實(shí)現(xiàn)TTL電

43、平與RS-323電平雙向轉(zhuǎn)換。MAX232內(nèi)部有電壓倍增電路和轉(zhuǎn)換電路，僅需+5V電源便可工作，使用十分方便。圖8.6是MAX232的轉(zhuǎn)換電路邏輯圖。 (3)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的連接方式近距離與遠(yuǎn)距離通信時(shí)，所使用的信號(hào)線是不同的。所謂近距離是指?jìng)鬏斁嚯x小于15米的通信。在15米以上的遠(yuǎn)距離通信時(shí)，一般要加調(diào)制解調(diào)器MODEM，故所使用的信號(hào)線較多。 近距離通信時(shí)，不采用調(diào)制解調(diào)器MODEM(稱為零MODEM方式)，通信雙方可以直接連接，這種情況下，只需使用少數(shù)幾根信號(hào)線。近距離通信時(shí)的連接一般用不著使用載波檢出和振鈴信號(hào)。如圖8.7(a)所示是最簡單的情況，在通信中根本不要RS-232C的控制聯(lián)絡(luò)信

44、號(hào)，只需使用3根線(發(fā)送線TxD、接收線RxD、公共信號(hào)地線SG)便可實(shí)現(xiàn)全雙工異步串行通信。圖中的2號(hào)線與3號(hào)線交叉連接是因?yàn)樵谥边B方式時(shí)，把通信雙方都當(dāng)作數(shù)據(jù)終端設(shè)備看待，雙方都可發(fā)也可收。在這種方式下，通信雙方的任何一方，只要請(qǐng)求發(fā)送RTS有效和數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好DTR有效就能開始發(fā)送和接收。圖8.7 零MODEM方式的兩種連接方法 但這種情況由于沒有聯(lián)絡(luò)信號(hào)，必須要考慮兩端的同步問題。當(dāng)接收端還沒有將前一個(gè)字符數(shù)據(jù)讀走的時(shí)候，后一個(gè)字符又來了，就會(huì)覆蓋掉前一個(gè)字符而造成通信錯(cuò)誤。 圖8.7(b)所示是零MODEM方式的標(biāo)準(zhǔn)連接方法。雙方的發(fā)送數(shù)據(jù)(TxD)和接收數(shù)據(jù)(RxD)交叉連接、請(qǐng)求

45、發(fā)送(RTS)與允許發(fā)送(CTS)交叉連接、數(shù)據(jù)通信設(shè)備準(zhǔn)備就緒(DSR)與數(shù)據(jù)終端設(shè)備準(zhǔn)備就緒(DTR)交叉連接。請(qǐng)求發(fā)送(RTS)端連接到對(duì)方的允許發(fā)送(CTS)端上，當(dāng)它請(qǐng)求發(fā)送時(shí)，就使對(duì)方的允許發(fā)送有效，對(duì)方認(rèn)為連接到其上的DCE設(shè)備允許發(fā)送數(shù)據(jù)了。雙方都認(rèn)為其對(duì)方是DCE設(shè)備。數(shù)據(jù)通信設(shè)備準(zhǔn)備就緒(DSR)端連接到對(duì)方的數(shù)據(jù)終端設(shè)備準(zhǔn)備就緒(DTR)端，當(dāng)它有效時(shí)，認(rèn)為連接到其上的DCE設(shè)備已準(zhǔn)備就緒，可以發(fā)送數(shù)據(jù)了。同樣，雙方都認(rèn)為其對(duì)方是DCE設(shè)備。發(fā)送數(shù)據(jù)(TxD) 端連接到對(duì)方的接收數(shù)據(jù)(RxD) 端，在上述的聯(lián)絡(luò)信號(hào)的控制之下雙方就可進(jìn)行全雙工傳輸或半雙工傳輸了。 遠(yuǎn)距離通

46、信時(shí)，由于通信線路少，所以一般要使用調(diào)制解調(diào)器MODEM。此時(shí)，若在通信雙方的MODEM之間采用專用傳輸線進(jìn)行通信，則只要使用28號(hào)信號(hào)線進(jìn)行聯(lián)絡(luò)與控制，如圖8.8中(a)所示。若在雙方MODEM之間采用普通電話交換線進(jìn)行通信，則還要增加RI (22號(hào)線)和DTR(20號(hào)線)兩個(gè)信號(hào)線進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，如圖8.8中(b)所示。 2.RS-449接口標(biāo)準(zhǔn)為了改善RS-232C的電氣特性、延長零MODEM方式的傳輸距離并最大限度地提高數(shù)據(jù)傳輸速率，EIA又發(fā)布了RS-449接口標(biāo)準(zhǔn)。RS-449標(biāo)準(zhǔn)定義了一個(gè)37條引腳的連接器，增加了10條信號(hào)線，但是它只規(guī)定了接口的功能、機(jī)械特性和規(guī)程特性，接口的電氣特性則由RS-422A和RS-423A這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 (1)RS-423A接口標(biāo)準(zhǔn) RS-423A采用非平衡線路，每一路信號(hào)均為單端輸出，差分輸入。電路按傳輸方向分成兩組，每個(gè)方向共用一條回線。當(dāng)傳輸距離在12m以內(nèi)時(shí)，數(shù)據(jù)速率可達(dá)到300kbit/s。RS-423A接口標(biāo)準(zhǔn)的電氣連接如圖8.9所示。 (2)RS-422A接口標(biāo)準(zhǔn) RS-422A標(biāo)準(zhǔn)是一種平衡方式傳輸。所謂平衡方式，是指雙端發(fā)送和雙端接收。RS-422A標(biāo)準(zhǔn)由于采用了雙線傳輸，大大增強(qiáng)了共