第五章 輸入輸出接口芯片及接口芯片的應(yīng)用-5.ppt

1、第五章 輸入輸出及接口芯片的應(yīng)用-5,串行接口和串行通信,數(shù)據(jù)通信的基本方式可分為并行通信與串行通信兩種,并行通信：是指利用多條數(shù)據(jù)傳輸線將一個(gè)數(shù)據(jù)的各位同時(shí)傳送。 串行通信：是指利用一條傳輸線將數(shù)據(jù)一位位地順序傳送。,優(yōu)點(diǎn)是傳送速度快,缺點(diǎn)是傳送速度較低,并行通信,串行通信,缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)有多少位，就需要多少根傳輸線。,優(yōu)點(diǎn)是用于通信線路少，降低傳輸成本，特別適用于遠(yuǎn)距離通信(速度要求不高的近距離數(shù)據(jù)傳送),典型串行接口電路框圖,串行通信分為： 串行同步通信(SYNC)：不傳送時(shí)鐘信號(hào) 串行異步通信（ASYNC）：傳送時(shí)鐘信號(hào),串行通信方式,異步通信通信雙方使用各自的時(shí)鐘,串行通信時(shí)的數(shù)據(jù)、控制

2、和狀態(tài)信息都使用同一根信號(hào)線傳送 收發(fā)雙方必須遵守共同的通信協(xié)議（通信規(guī)程） 串行異步通信以字符為單位進(jìn)行傳輸，每個(gè)字符的前后都要有分隔位。 與同步方式不同，兩個(gè)字符之間的傳輸間隔是任意的。 數(shù)據(jù)格式：起止式異步通信協(xié)議,異步傳輸格式,起始位每個(gè)字符開始傳送的標(biāo)志，起始位采用邏輯0電平,起始位,附加位,停止位,空閑位,數(shù)據(jù)位,低位,高位,字符,1,0,1,1,1,數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)位緊跟著起始位傳送。由58個(gè)二進(jìn)制位組成，低位先傳送,附加位該位可用于校驗(yàn)或數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)：可選擇奇檢驗(yàn)、偶校驗(yàn)或無校驗(yàn)位,停止位表示該字符傳送結(jié)束。停止位為邏輯1電平，可選擇1、1.5、2位。,空閑位傳送字符之間的邏輯1電平，表

3、示沒有進(jìn)行傳送,例：試畫出用異步協(xié)議傳送字符“E”的波形圖。要求加偶校驗(yàn)一位停止位。,解：字符“E”的ASCII碼為45H，即1000101。,同步通信通信雙方使用同一時(shí)鐘,以數(shù)據(jù)塊（幀）（許多個(gè)字符組成）為傳輸單位 雙方使用同一時(shí)鐘（主控方提供時(shí)鐘，被控方接收時(shí)鐘） 同步傳送是一種連續(xù)傳送數(shù)據(jù)的方式。 多個(gè)字符成組傳送，字符與字符之間沒有間隙。在數(shù)據(jù)塊開始時(shí)加上1個(gè)或2個(gè)同步字符，最后以校驗(yàn)字符結(jié)束。,同步通信的數(shù)據(jù)格式,同步字符,數(shù)據(jù)場(chǎng),同步字符1,同步字符2,CRC 1,數(shù)據(jù)場(chǎng),CRC 2,CRC 1,CRC 2,單同步格式,雙同步格式,同步傳輸不允許有間隙,同步通信的數(shù)據(jù)傳輸效率和傳輸

4、速率較高，但硬件電路比較復(fù)雜 串行同步通信主要應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，最常使用的同步通信協(xié)議有高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議（HDLC）,傳輸速率,在串行通訊中，用波特率來描述數(shù)據(jù)的傳輸速率 波特率：每秒鐘傳送的二進(jìn)制位數(shù)，簡(jiǎn)寫為bps 接收時(shí)鐘/發(fā)送時(shí)鐘的頻率是波特率的倍數(shù)，稱為波特率因子。 例如波特率因子為32，則32個(gè)時(shí)鐘脈沖移位1次。 例：波特率=9600bps，波特率因子=16，則 接收時(shí)鐘和發(fā)送時(shí)鐘頻率=960016=153600Hz,接收時(shí)對(duì)起始位的檢測(cè)（波特率因子為16）,起始檢測(cè),確定已檢測(cè)到起始位,采樣數(shù)據(jù),起 始 位,時(shí)鐘 （RCLK）,數(shù)據(jù)線 （RxD）,T,16 T,16 T,8 T,

5、數(shù)據(jù)接收時(shí)鐘頻率是數(shù)據(jù)傳輸頻率的16倍,正確識(shí)別起始位，防止因干擾引起的誤識(shí)別,異步傳輸,若波特率為1200bps，每秒鐘能傳輸?shù)淖畲笞址麛?shù)為： 1200/10=120個(gè),同步傳輸,若波特率為1200bps，傳輸100個(gè)字符所用時(shí)間為： 7*（100+4）/1200=0.6067s,每秒鐘能傳輸?shù)淖址麛?shù)為： 100/0.6067=165個(gè),同樣的傳輸率，同步傳輸字符傳輸率比異步傳輸高 因?yàn)橥絺鬏敃r(shí)， 非數(shù)據(jù)信息比例小。,通用異步收發(fā)器UART,一個(gè)部件如果能夠?qū)⒉⑿袛?shù)據(jù)變?yōu)榇袛?shù)據(jù)，按格式把數(shù)據(jù)發(fā)送出去，或者反過來，能夠接收串行格式的數(shù)據(jù)，再把它變成并行數(shù)據(jù)，而且能夠檢測(cè)奇偶錯(cuò)誤、覆蓋錯(cuò)誤和

6、信息幀格式錯(cuò)誤，那么，通常稱這樣的部件為通用異步收發(fā)器UART。,串行通信根據(jù)數(shù)據(jù)傳送方向可以分為：,3. 全雙工（Full Duplex） 同時(shí)兩個(gè)站都能發(fā)送。,2. 半雙工（Half Duplex） 每次只有一個(gè)站發(fā)送，即只能由 A 發(fā)送到 B ， 或有 B 發(fā)送到 A ，不能A和B同時(shí)發(fā)送。,1. 單工（Half Duplex） 只有一個(gè)方向的數(shù)據(jù)傳送。,標(biāo)準(zhǔn)串行接口,為了使不同的計(jì)算機(jī)、外部設(shè)備都能正確連接，這個(gè)接口其： 機(jī)械特性、電氣特性、功能特性 都要遵循一定的規(guī)范，也就是要 有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。,RS-232C串行接口,串行通訊系統(tǒng),RS-232C（Recommended Standar

7、d推薦標(biāo)準(zhǔn)）是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）推薦的標(biāo)準(zhǔn)串行接口，是應(yīng)用于數(shù)據(jù)通信設(shè)備和數(shù)據(jù)終端設(shè)備之間的標(biāo)準(zhǔn)接口。通常有兩個(gè)信道COM1、COM2。 RS-232C提供了一個(gè)利用電話網(wǎng)通過MODEM把遠(yuǎn)距離設(shè)備連接在一起完成通信的技術(shù)規(guī)范。,RS-232C,接口機(jī)械特性 目前COM1、COM2 均使用9針連接器。,接口功能特性,RS-232C接口有25根連線，只有9個(gè)經(jīng)常使用 TXD（2）：發(fā)送數(shù)據(jù)線，輸出。發(fā)送數(shù)據(jù)到MODEM。 RXD（3）：接收數(shù)據(jù)線，輸入。接收數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)或終端。 RTS（4）：請(qǐng)求發(fā)送，輸出。計(jì)算機(jī)通過此引腳通知MODEM，要求發(fā)送數(shù)據(jù)。 CTS（5）：允許發(fā)送，輸入。發(fā)出CTS作為對(duì)RTS的回答，計(jì)算機(jī)才可以進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)。,DSR（6）：數(shù)據(jù)裝置就緒(即MODEM準(zhǔn)備好)，輸入。 CD（8）：載波檢測(cè)(接收線信號(hào)測(cè)定器)，輸入。表示MODEM已與電話線路連接好。,如果通信線路是交換電話的一部分，則至少還需如下兩個(gè)信號(hào)： RI（22）：振鈴指示，輸入。 DTR（20）：數(shù)據(jù)終端就緒，輸出。計(jì)算機(jī)收到RI信號(hào)以后，發(fā)出信號(hào)到MODEM作為應(yīng)答，以建立通信鏈路。 GND（7