串行通信和接口简介

串行通信与接口简介2011.11.28内容介绍

1串行通信基础

2串行通信总线标准及其接口

3RS-232接口串行通信基础在计算机系统中，CPU和外部通信有两种通信方式：并行通信和串行通信。

1）并行通信，即数据的各位同时传送；

2）串行通信，即数据一位一位顺序传送。下图为这两种通信方式的示意图。有线通信介质1）同轴电缆2）双绞线:双绞线可以传输模拟和数字信号，模拟信号5-6km要有一个放大器，数字信号2-3km要一个放大器。最大带宽为100KHz-1MHz。3）电话线:电话线300KHz-3000KHz。4）电力线5）光缆

串行通信的分类按照串行数据的时钟控制方式，串行通信可分为同步通信和异步通信两类。1）串行异步通信2）串行同步通信异步通信（AsynchronousCommunication）在异步通信中，数据通常是以字符为单位组成字符帧传送的。字符帧由发送端一帧一帧地发送，每一帧数据均是低位在前，高位在后，通过传输线被接收端一帧一帧地接收。发送端和接收端可以由各自独立的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟彼此独立，互不同步。在异步通信中，接收端是依靠字符帧格式来判断发送端是何时开始发送，何时结束发送的。字符帧格式是异步通信的一个重要指标。1)字符帧（CharacterFrame）字符帧也叫数据帧，由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位等4部分组成，如图所示。通信协议

通信协议（communicationsprotocol）是指双方实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定。协议定义了数据单元使用的格式，信息单元应该包含的信息与含义，连接方式，信息发送和接收的时序，从而确保网络中数据顺利地传送到确定的地方。协议主要由以下三个要素组成：语法：“如何讲”，数据的格式、编码和信号等级（电平的高低）。语义：“讲什么”，数据内容、含义以及控制信息。定时：速率匹配和排序。

最简单的通信协议

(1)起始位：位于字符帧开头，只占一位，为逻辑0低电平，用于向接收设备表示发送端开始发送一帧信息。

(2)数据位：紧跟起始位之后，用户根据情况可取5位、6位、7位或8位，低位在前高位在后。

(3)奇偶校验位：位于数据位之后，仅占一位，用来表征串行通信中采用奇校验还是偶校验，由用户决定。

(4)停止位：位于字符帧最后，为逻辑1高电平。通常可取1位、1.5位或2位，用于向接收端表示一帧字符信息已经发送完，也为发送下一帧作准备。波特率（baudrate）异步通信的另一个重要指标为波特率。波特率为每秒钟传送二进制数码的位数，也叫比特数，单位为b/s，即位/秒。波特率用于表征数据传输的速度，波特率越高，数据传输速度越快。但波特率和字符的实际传输速率不同，字符的实际传输速率是每秒内所传字符帧的帧数，和字符帧格式有关。通常，异步通信的波特率为50～9600b/s。异步通信的优点和缺点异步通信的优点是不需要传送同步时钟，字符帧长度不受限制，故设备简单。缺点是字符帧中因包含起始位和停止位而降低了有效数据的传输速率。同步通信（SynchronousCommunication）同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传输一帧信息。这里的信息帧和异步通信的字符帧不同，通常有若干个数据字符，如图所示。图

(a)为单同步字符帧结构，图

(b)为双同步字符帧结构，但它们均由同步字符、数据字符和校验字符CRC三部分组成。在同步通信中，同步字符可以采用统一的标准格式，也可以由用户约定。串行通信的制式在串行通信中数据是在两个站之间进行传送的，按照数据传送方向，串行通信可分为单工（simplex）、半双工（halfduplex）和全双工（fullduplex）三种制式。下图为三种制式的示意图。在单工制式下，通信线的一端接发送器，一端接接收器，数据只能按照一个固定的方向传送，如图

(a)所示。在半双工制式下，系统的每个通信设备都由一个发送器和一个接收器组成，如图

(b)所示。接口标准接口：明确定义若干信号线，使接口电路标准化、通用化。串行通信的接口电路

串行接口电路的种类和型号很多。能够完成异步通信的硬件电路称为UART，即通用异步接收器/发送器（UniversalAsychronousReceiver/Transmitter）；能够完成同步通信的硬件电路称为USRT（UniversalSychronousReceiver/Transmitter）；既能够完成异步又能同步通信的硬件电路称为USART（UniversalSychronous

AsychronousReceiver/Transmitter）串行通信总线标准及其接口RS-232C接口全称为“使用二进制进行交换的数据终端设备和数据通信设备之间的接口。”

RS-232C是使用最早、应用最多的一种异步串行通信总线标准。它是美国电子工业协会（EIA）1962年公布，1969年最后修定而成的。其中，RS表示RecommendedStandard，232是该标准的标识号，C表示最后一次修定。前面有A和B。

RS-232C主要用来定义计算机系统的一些数据终端设备（DTE）和数据电路终接设备（DCE）之间的电气性能。

RS-232C串行接口总线适用于：设备之间的通信距离不大于15m，传输速率最大为20kb/s。RS-232C信息格式标准

RS-232C采用串行格式，如图所示。该标准规定：信息的开始为起始位，信息的结束为停止位；信息本身可以是5、6、7、8位再加一位奇偶校验位。如果两个信息之间无信息，则写“1”，表示空。RS-232C电平转换器

RS-232C规定了自己的电气标准，由于它是在TTL电路之前研制的，所以它的电平不是+5V和地，而是采用负逻辑，即逻辑“0”：+5V～+15V；逻辑“1”：-5V～-15V。

因此，RS-232C不能和TTL电平直接相连，使用时必须进行电平转换，否则将使TTL电路烧坏，实际应用时必须注意！常用的电平转换集成电路是传输线驱动MAX202。RS-232C总线规定DTE：数据终端设备(如个人计算机)DCE：数据电路终接设备(如调制解调器)12345678910111213141516171819202122232425方向名称第2路发送数据发送时钟第2路接收数据接收时钟未用第2路请求发送数据终端就绪数据信号检测振铃指示数据信号速率选择发送时钟未用未用保护地N.A发送数据到DCE接收数据到DCE请求发送到DCE允许发送到DTE数据置位就绪到DTE信号地N.A载波检测到DTE留作调试用第2路载波检测到DTE第2路允许发送到DTE名称方向到DCE到DTE到DTE到DTE到DCE到DCE到DTE到DTE到DCE到DCE9针口的RS232C对于普通