微机原理ch62

1、6.4 串行通信基础所谓通信协议，又称为通信规程、通信规范，是通信双方约定的一些规则，这些规则包括对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问题作出统一规定，通信双方必须共同遵守。串行通信：用一根信号线将数据逐位顺序传送。串行通信的优势：通信线路少，在远距离通信时可以极大地降低成本；适合于远距离数据传送，也常用于速度要求不高的近距离数据传送。1. 同步通信通信双方使用同一时钟以数据块（帧）为传输单位双方使用同一时钟（主控方提供时钟，被控方接收时钟）外同步：时钟信号另外安排一根传输线自同步：发送时将时钟信号与数据混合编码，接收时译码出时钟数据格式：每个数据块前加12个

2、同步字符（同步头）进行帧同步，一般采用CRC循环冗余校验码6.4.1 串行串行通信的通信的种类种类串行通信协议根据同步方式的不同，可以分为两种类型：一种叫同步通信（SYNC），另一种叫异步通信（ASYNC）同步通信的数据传输效率和传输速率较高，但硬件电路比较复杂串行同步通信主要应用在网络当中，最常使用的同步通信协议有高级数据链路控制协议（HDLC）同步协议又有面向字符（Character Oriented）型协议和面向比特（Bit-Oriented）型协议以及面向字节（Byte-Oriented）型协议三种。 同步字符同步字符数据数据 数据数据数据数据校验校验同步字符同步字符2. 异步通信通信

3、双方使用各自的时钟串行通信时的数据、控制和状态信息都使用同一根信号线传送收发双方必须遵守共同的通信协议（通信规程）：传送速率信息格式位同步帧同步数据校验错误处理串行异步通信以字符为单位进行传输数据格式：起止式异步通信协议各位的意义如下： 空闲位：当没有数据在传输线上传送时，传输线将处于逻辑“1”的状态，称空闲位。 起始位：当传输线处于空闲位时，若发出一个逻辑”0”的信号，则表示开始传输字符，该逻辑“0”信号称起始位。 数据位：起始位之后紧接着就是数据位，其个数可为5、6、7、8等。 奇偶校验位：位于在数据位之后，对数据传送的正确性进行校验。 停止位：位于奇偶校验位之后，表示一个字符数据传送结束

4、。停止位可以是1位、1.5位、2位的高电平。 一组字符一组字符 要传送一个要传送一个字符字符”K”K, ,若数据格式约定为若数据格式约定为: :字符字符K K用用7 7位位ASCIIASCII码表示码表示,1,1位偶校验位位偶校验位,1,1位起始位位起始位,则异步方式传送字符则异步方式传送字符K K时时, ,在在串行传输线上的波形如下图所示串行传输线上的波形如下图所示, ,将其写成将其写成ASCIIASCII码码, ,即把它的即把它的最低有效位写在右边时为最低有效位写在右边时为10010111001011=4B=4B。0 1 1 0 1 0 0 1 0 1起始位偶校验停止位字符字符K的传输波形

5、的传输波形6.4.2 数据传输速率 波特率是在串行通信中是衡量数据传送速率的指标，表示每秒钟传送的二进制位数。 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101201200位/秒1200波特。 最常用的标准波特率是110、300、1000、1200、2400、4800、9600和19200波特等。 异步通信协议一般用在数据速率较慢的场合（一般来说，小于19.2KBit/Second）。在高速传送时，一般要采用同步通信协议。 1、 波特率波特率 设一个串行字符由1位起始位、7位数据位，1位奇偶校验位和1位停止位构成，每秒钟传送120个字符，则数据传送的波特率为：

6、 10位/字符120字符/S=120位/S=1200波特 传送每位信息所占用的时间为： 1S/1200=0.833ms在异步串行中，发送端需要用一定频率的时钟来决定发送每一个数据所占的时间长度（称为位宽度），接收端也要用一定的频率的时钟来测定每一位输入数据的位宽度。在异步通信中，总是根据数据传输的波特率来确定收/发时钟的频率。通常，收/发时钟的频率总是取位传输率（即波特率）的16倍、32倍或64倍，这有利于在位信号的中间对每位数据进行采样减少读数错误。 收/发时钟频率与波特率间的关系 收/发时钟频率=n*波特率 收/发波特率=收/发时钟/n (其中 n=1,16,64) 式中n叫波特率系数或波

7、特率因子,它的取值可为1,16,32或64。2、 发送发送/接收时钟接收时钟 对可编程串行接口芯片8251A来说,n不能取32,只能取1,16或64。 在实际应用中,可根据所需要的传输波特率和选取的波特率因子n来确定收/发时钟的频率。例:若要求传输速率为2400波特,则: 当取n=1时,收/发时钟频率为2.4KHz 当取n=16时,收/发时钟频率为38.4KHz 当取n=64时,收/发时钟频率为153.6KHz例：例：一个异步串行发送器，发送具有一个异步串行发送器，发送具有8位数据位的字符，位数据位的字符，在系统中使用一个奇偶校验位和两个停止位。若每秒发在系统中使用一个奇偶校验位和两个停止位。

8、若每秒发送送100个字符，则其波特率为多少个字符，则其波特率为多少 ？100*（1+8+1+2）=1200 bps例：例：一个异步串行发送器，发送具有一个异步串行发送器，发送具有7位数据位的字符位数据位的字符, ,传送波特传送波特率为率为18001800，字符格式为：，字符格式为：1 1个奇偶校验位，个奇偶校验位，1 1个停止位，问，十秒个停止位，问，十秒钟内传送了多少个字符钟内传送了多少个字符? ? 10 * 1800/(1+7+1+1) = 180000/1 0/10/11 1 起始位起始位数据位数据位校验位校验位 停止位停止位一个字符一个字符格式格式 按照数据流的方向可分成三种基本的传送

9、方式：单工方式、半双工方式和全双工方式。 1. 1. 单工方式单工方式 这种方式，在任何时刻都只允许数据按照一个固定的方向传送。 6.4.2 数据传送方式单向数据流单向数据流2. 2. 半双工方式半双工方式 半双工方式采用同一根传输线既作输入又作输出，数据能从A站传送到B站，也能从B站传送到A站。 3. 3. 全双工方式全双工方式 全双工方式允许通信双方同时进行发送和接收。 分时双向数据流分时双向数据流各线单向，双向各线单向，双向数据流数据流1. 1. 串行接口的组成串行接口的组成6.4.3 可编程串行通信接口2. 2. 串行接口的功能串行接口的功能（1）实现串/并行相互转换的功能 （2）实现

10、串行数据格式化的功能 （3）实现校验数据正确性的功能 （4）实现与通信设备联络控制的功能 6.5 可编程串行通信接口8251A微机内部的数据传送方式为并行方式。若外设采用串行方式，则微机与外设之间需加串行接口。串行接口基本功能就是输入数据时，进行串/并转换；输出数据时，进行并/串转换。Intel8251A是一种可编程的通用同步/异步接收发送器。8251A的外部引脚 8251A为28脚双列直插式芯片。 一组为与CPU接口的信号线；另一组为外设（或调制器）接口的信号线。 6.5.1 8251A的基本工作原理 1. 8251A 基本性能 可工作在同步或异步工作方式。工作在同步方式时，波特率为064K

11、；工作在异步方式时，波特率为019.2K。 具有独立的发送器和接收器，能以单工、半双工和全双工方式进行通信。 同步方式时，字符可选择为58位，可自动插入同步字符。 异步方式时，字符可选择为58位，波特率因子可选为1、16、64。 能提供一些基本的控制信号， 以方便地与MODEM相连。2. 8251A的内部结构8251A的内部结构如图所示，它主要由五大部分组成：（1 1）发送器）发送器发送器包括发送缓冲器、并串转换器和发送控制电路。发送控制电路用来控制和管理所有的发送操作。在它的管理下，发送缓冲器把来自CPU的并行数据变换成串行数据，通过引脚TxD（第19脚）向外发送。 若设定为异步方式，则自动

12、为数据加上起始位、校验位和停止位。若设定为同步方式，发送控制电路在数据中插入同步字符和校验位；如果CPU没有提供同步字符，则发送控制电路会自动补上同步字符。 （2 2）接收器）接收器接收器包括接收缓冲器、串并转换器和接收控制电路。接收控制电路用来控制和管理所有的接收操作。在它的管理下，接收缓冲器接收RxD（第3脚）线上输入的串行数据，并按规定方式将其转变为并行数据，存放在接收数据缓冲寄存器中。 在异步方式下，8251A在允许接收和准备好接收数据时，监视RxD线。当发现RxD线上的电平由高电平变为低电平时，认为起始位到来，接收器开始接收一帧信息。接收到的信息经过奇偶校验、删除起始位和停止位，把已转换的并行数据置入接收数据缓冲器中。在同步方式下，8251A监视RxD线，以一次一位的方式对数据进行移位（用RxC脉冲同步，RxC等于波特率）。每接收到一位后，都将接收寄存器与存放同步字符（由程序装入）的寄存器相比较。若不相等，则移入下一位继续比较；若相等，则表示搜索到同步字符，使SYNDET=1。这时在接收时钟RxC的同步下开始移位RxD线上的数据，并按规定位数将其组装成并行数据，送至接收数据缓