微机原理第九章-串行通信接口技术

1、 信息工程学院信息工程学院 电子信息教研室电子信息教研室邮箱：邮箱：电话：电话第9章章 串行通信接口技术串行通信接口技术9.1 串行通信概述串行通信概述9.2 串行接口芯片串行接口芯片16550（自学自学）9.3 16550的应用举例（的应用举例（自学自学）9.1 串行通信概述串行通信概述 9.1.1 串行通信基本概念串行通信基本概念u 通信的定义：通信的定义：系统与外设之间的信息交换过程。系统与外设之间的信息交换过程。u 通信的分类：通信的分类：根据系统与外设之间的连线结构和数据发送方式的不同根据系统与外设之间的连线结构和数据发送方式的不同 并行通信并行通信：指在传

2、送数据过程中，将数据按字或字节：指在传送数据过程中，将数据按字或字节同时传送同时传送。 串行通信串行通信：指在传送数据过程中，将数据：指在传送数据过程中，将数据一位一位一位一位顺序地传送。顺序地传送。u 串行通信与并行通信的比较：串行通信与并行通信的比较： 并行通信并行通信：传输速度快，但需要的传输线多，对于远距离通信来说很：传输速度快，但需要的传输线多，对于远距离通信来说很不经济，因此并行通信主要适用于短距离、高速通信的场合。不经济，因此并行通信主要适用于短距离、高速通信的场合。 串行通信串行通信：数据传输速度较慢，但需要的传输线少。因此，串行通信：数据传输速度较慢，但需要的传输线少。因此，

3、串行通信成本低，适用于远距离、对速度要求不高的场合。成本低，适用于远距离、对速度要求不高的场合。9.1 串行通信概述串行通信概述 9.1.2 串行通信基本方式串行通信基本方式串行通信可分为异步传送和同步传送两种方式。串行通信可分为异步传送和同步传送两种方式。 异步传送方式采用每个字符都按照一个独立的整体进行发异步传送方式采用每个字符都按照一个独立的整体进行发送，字符的间隔时间可以任意变化，即送，字符的间隔时间可以任意变化，即每个字符作为独立的信每个字符作为独立的信息单位（帧）息单位（帧），可以随机地出现在数据流中。所谓，可以随机地出现在数据流中。所谓“异步异步”，就是指通信时两个字符之间的间隔

4、事先不能确定，也没有严格就是指通信时两个字符之间的间隔事先不能确定，也没有严格的定时要求。的定时要求。u 异步传送方式异步传送方式 异步传送方式规定字符由异步传送方式规定字符由起始位起始位、数据位数据位、奇偶校验奇偶校验位位和和停止位停止位组成。一个字符一个字符地传输，每个字符一位组成。一个字符一个字符地传输，每个字符一位一位地传输，并且一位地传输，并且传输一个字符时，总是以传输一个字符时，总是以“起始位起始位”开始，开始，以以“停止位停止位”结束结束，字符之间没有固定的时间间隔要求。每，字符之间没有固定的时间间隔要求。每一个字符的前面都有一位起始位（表示一个字符的开始），一个字符的前面都有一

5、位起始位（表示一个字符的开始），接收方可以用起始位使自已的接收时钟与数据同步，字符本接收方可以用起始位使自已的接收时钟与数据同步，字符本身由身由5-7位数据位组成，接着字符后面是一位校验位（也可位数据位组成，接着字符后面是一位校验位（也可以没有校验位），最后是一位或一位半或二位停止位，停止以没有校验位），最后是一位或一位半或二位停止位，停止位后面是不定长的位后面是不定长的空闲位空闲位。如图。如图9-2所示。所示。b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 P01 11b0 b10停 止位起 始位停 止位校 验位起 始位8个 数 据 位数 据 发 送 顺 序空 闲 位第 n个 字 符第 n

6、1个 字 符图图9-2 异步串行通信格式异步串行通信格式 在异步传送中，在异步传送中，CPU与外部设备之间的通信遵循以下规定：与外部设备之间的通信遵循以下规定： 字符格式字符格式 字符格式是指字符的编码形式及其规定。例如，规定每字符格式是指字符的编码形式及其规定。例如，规定每个串行字符由个串行字符由4个部分组成：个部分组成：1个起始位、个起始位、58个数据位、个数据位、1个个奇偶校验位以及奇偶校验位以及12个停止位个停止位。 传输速率传输速率 传输速率是指传输速率是指每秒钟传送的二进制位数每秒钟传送的二进制位数，通常称为，通常称为波特波特率率（Band Rate）。国际上规定了标准波特率系列，

7、最常用的）。国际上规定了标准波特率系列，最常用的标准波特率是：标准波特率是：110、300、600、1200、l800、2400、4800、9600、115200/19200波特等。波特等。小结小结小结小结-异步传送的规则异步传送的规则 字符速率字符速率 字符速率是指字符速率是指每秒钟传送的字符数每秒钟传送的字符数，它与波特率，它与波特率是两个相关但表达的意义不相同的概念。例如，若异是两个相关但表达的意义不相同的概念。例如，若异步通信的数据格式由步通信的数据格式由1位起始位、位起始位、8位数据位、位数据位、1位奇位奇偶校验位、偶校验位、2位停止位组成，波特率为位停止位组成，波特率为 9600b

8、/s，则每，则每秒钟能够最多传送秒钟能够最多传送 9600/(1+8+1+2)800 个字符。个字符。 小结小结小结小结-异步传送的规则（续）异步传送的规则（续）【例【例9-1】 异步传输异步传输8位位ASCII码，如果需要数据传输速率为码，如果需要数据传输速率为200字符字符/秒，使用秒，使用1位起始位、位起始位、1位奇偶校验位和位奇偶校验位和2位停止位，则：位停止位，则： 波特率应该是多少？波特率应该是多少？ 有效数据位传输位是多少？有效数据位传输位是多少？ 传输效率是多少？传输效率是多少？ 答：答： 波特率是：波特率是：(8位数据位位数据位+1位起始位位起始位+1位校验位位校验位+2位停

9、止位位停止位)200=2400b/s 有效数据位传输位是有效数据位传输位是 ：8200=1600b/s 传输效率是：传输效率是：1600/2400=66.7% 采用异步通信格式的采用异步通信格式的优点优点是，是，控制简单控制简单，不需收发双方时，不需收发双方时钟频率保持完全一致，钟频率保持完全一致，可以有偏差，纠错方便可以有偏差，纠错方便。 其其缺点缺点是一旦传输出错，则需要重发，是一旦传输出错，则需要重发，传输效率低传输效率低，信息，信息冗余大。冗余大。小结小结小结小结-异步通信的特点异步通信的特点 异步通信中，降低了传输效率。因此在大批量数据传送时，异步通信中，降低了传输效率。因此在大批量

10、数据传送时，为了提高速度，为了提高速度， 就要设法去掉这些标志，而采用同步传送方式。就要设法去掉这些标志，而采用同步传送方式。 同步通信是一种数据连续传输的串行通信方式。通信时，同步通信是一种数据连续传输的串行通信方式。通信时，发送方把需要发送的多个字节数据和校验信息连接起来，组成发送方把需要发送的多个字节数据和校验信息连接起来，组成数据块数据块。发送时，发送方只需在数据块前插入。发送时，发送方只需在数据块前插入12个特殊的同个特殊的同步字符，然后按特定速率逐位输出（发送）数据块内的各位数步字符，然后按特定速率逐位输出（发送）数据块内的各位数据。接收方在接收到特定的同步字符后，也按相同速率接收

11、数据。接收方在接收到特定的同步字符后，也按相同速率接收数据块内的各位数据。据块内的各位数据。u 同步传送方式同步传送方式9.1 串行通信概述串行通信概述 9.1.3 数据传送的工作方式数据传送的工作方式 串行通信中，按照同一时刻数据流的方向可分为三种基本串行通信中，按照同一时刻数据流的方向可分为三种基本传送模式：传送模式：单工传送单工传送、半双工传送半双工传送和和全双工传送全双工传送。 发 送设 备 A接 收设 备 B数 据 传 输 方 向地 线(a )设 备 A设 备 B数 据 传 输 方 向地 线(b )设 备 A设 备 B传 输 线地 线(c )发 送 接 收接 收 发 送 发 送 接

12、收接 收 发 送传 输 线图图9-4数据传输方式：（数据传输方式：（a） 单工（单工（b）半双工（）半双工（c） 全双工全双工 单工（单工（simplex）方式）方式 单工传送方式仅支持单工传送方式仅支持在一个方向上的数据传送在一个方向上的数据传送。如图。如图9-4（a）所示，由设备所示，由设备A传送到设备传送到设备B。即在这种传送模式中，。即在这种传送模式中，A只作为发只作为发送器，送器，B只作为接收器，反之不可。只作为接收器，反之不可。 半双工（半双工（Half-duplex）方式）方式 半双工传送方式支持在设备半双工传送方式支持在设备A和设备和设备B之间交替相互地传送数之间交替相互地传送数据。如图据。如图9-4（b）所示，即设备）所示，即设备A发送数据到设备发送数据到设备B时，时，B为接收为接收器。接受完后设备器。接受完后设备B也可以做发送器发送数据到设备也可以做发送器发送数据到设备A，A为接收为接收器。由于器。由于A、B之间仅一根数据传送线，它们都有独立的发送器和之间仅一根数据传送线，它们都有独立的发送器和接收器，所以接收器，所以在同一个时刻只能进行一个方向的传送在同一