串行通信硬件基础

关于串行通信硬件基础22.02.20231第1页，共26页，2023年，2月20日，星期二22.02.20232数据终端与数据通信设备数据终端与计算机之间或计算机与计算机之间的通信，常称为数据通信。一个数据通信系统基本构成如图所示。第2页，共26页，2023年，2月20日，星期二22.02.20233在系统中，用于接收和发送数据的设备称为数据终端设备DTE，可为计算机，也可以是只收数据的打印机。用来连接DTE与数据通信网络的设备称为数据通信设备DCE，可为Modem，或简单的线路驱动器。第3页，共26页，2023年，2月20日，星期二22.02.20234目前广泛使用的数据传输信道就是模拟电话线路。但数字信号不能直接进入这样的信道，它必须通过一个中间设备。Modem是最重要的DCE设备之一，它可以实现模拟信号与数字信号的相互转换。第4页，共26页，2023年，2月20日，星期二22.02.20235RS－232C的九条信号线1载波检测DCE－DTEDCD数据链路已连接2接收数据DCE－DTERxDDTE接收串行数据3发送数据DTE－DCETxDDTE发送串行数据4数据终端就绪DTE－DCEDTRDTE准备就绪，可以接收5信号地SG公共信号地6数据设备就绪DCE－DTEDSRDCE准备好7请示发送DTE－DCERTSDTE通知DCE请示发送8清除发送DCE－DTECTSDCE已切换到接收模式9振铃指示DCE－DTERI通知DTE有远程呼叫第5页，共26页，2023年，2月20日，星期二22.02.20236PC机的DB9插头第6页，共26页，2023年，2月20日，星期二22.02.20237九条信号线的具体功能载波检测DCD：接收到远程载波，通信链路已连接，此时可以进行数据传输。接收数据（RxD）：DTE从DCE接收串行数据，该信号与其它信号线状态无关。发送数据（TxD）：DTE向DCE发送串行数据，仅当RTS、CTS、DSR、DTR都有效时，DTE才发送数据。第7页，共26页，2023年，2月20日，星期二22.02.20238数据端就绪（DTR）：表明DTE准备就绪。DTE通常在通信开始时发出DTR信号，并在整个过程中保持有效。信号地（SG）：整个电路公共信号地，作为所有信号参考地。第8页，共26页，2023年，2月20日，星期二22.02.20239数据设备就绪（DSR）：表示DCE准备就绪，可以接受数据。它不指示已建立端到端的连接，而只表明本地DCE的状态。只有当以下条件同时满足，DCE才发出DSR信号。本地DCE已接至信道，即处于摘机状态，但不是处于测试、对话或拨号状态；本地DCE已实现定时功能；如DCE是Modem,则表示Modem开始了各自应答音调地传送。第9页，共26页，2023年，2月20日，星期二22.02.202310请求发送（RTS）信号和清除发送（CTS）信号一直提供了控制DTE与DCE之间数据流的一种方法。当DTE要求发送数据或者从接收模式切换到发送模式时，发出RTS信号，以通知DCE，DTE要求发送数据。当DTE发送RTS信号请示发送数据后，不能发送，因为DCE不可能在瞬间完成线路切换，因而DTE必须检测CTS信号。当DCE向DTE发出CTS信号后，表明DCE已切换到接收数据模式，这时DTE才可发送数据。第10页，共26页，2023年，2月20日，星期二22.02.202311振铃指示（RI）的作用是当DCE接收到线路上有振铃信号时，发出信号，以通知DTE有一个远程呼叫。第11页，共26页，2023年，2月20日，星期二22.02.202312下面以应答呼叫过程为例，具体分析其信号间的交互关系所谓应答呼叫过程，即指Modem从接收到振铃信号开始到数据传输结束后，Modem和DTE恢复到原来空闲状态为止的过程，假设Modem为全双工工作因此不需要RTS与CTS握手信号，即DTE总是保持RTS有效状态，而Modem总是保持CTS有效状态。其它控制信号在初始化时均为无效状态。第12页，共26页，2023年，2月20日，星期二22.02.2023131数据终端DTE的控制软件持续监听振铃指示（RI），等待该信号有效。如图所示第13页，共26页，2023年，2月20日，星期二22.02.2023142响铃后，Modem在振铃脉冲期间发出振铃信号有效，在振铃脉冲间隔期间无效，则随着振铃脉冲的有无，RI信号在有效与无效状态间交替变化。第14页，共26页，2023年，2月20日，星期二22.02.2023153

DTE的通信控制软件在检测到振铃指示后，开始通过计算振铃指示的开关状态的变化次数进行计数。到达预设次数后，控制软件发出终端就绪信号（DTR）有效，使Modem进入摘机状态，开始应答电话，如图所示。第15页，共26页，2023年，2月20日，星期二22.02.202316第16页，共26页，2023年，2月20日，星期二22.02.2023174

Modem在等待一小段时间后，自动发送它的应答载波信号。同时Modem发出数据设备就绪信号（DSR），通知DTE已完成所有准备工作，正等待对方载波信号，如图。第17页，共26页，2023年，2月20日，星期二22.02.202318第18页，共26页，2023年，2月20日，星期二22.02.2023195在DTE发出数据终端就绪信号（DTR）后，DTE的控制软件监视数据设备就绪信号（DSR）是否有效。当DSR有效后，DTE便知道了Modem已准备建立数据链路，于是DTE开始检测载波信号（DCD）以检查数据链路是否已经建立。第19页，共26页，2023年，2月20日，星期二22.02.2023206当主叫Modem的载波信号出现在电话线上时，被叫Modem发出载波检测信号（DCD），通知DTE已建立数据链路，如图。第20页，共26页，2023年，2月20日，星期二22.02.202321第21页，共26页，2023年，2月20日，星期二22.02.2023227在数据链路连接期间，发送数据（TxD)和接收数据（RxD)线即开始了全双工通信。同时，DTE仍监视载波信号（DCD），以确定数据链路是否链接，如图。第22页，共26页，2023年，2月20日，星期二22.02.202323第23页，共26页，2023年，2月20日，星期二22.02.2023248传输结束后，DTE使DTR无效，Modem撤消载波检测，并使设备数据就绪（DSR