【教学】第6章--串行接口及串行通信技术.ppt

第6章串行接口及串行通信技术6.1串行通信基础知识2.异步通信和同步通信串行通信又分为两种基本通信方式，即异步通信和同步通信。1）异步通信在异步通信中，被传送的信息通常是一个字符代码或一个字节数据，它们都以规定的相同传送格式(字符帧格式)一帧一帧地发送或接收。字符帧格式由四部分组成：起始位，数据位，奇偶校验位和停止位，如图6.3所示。下面介绍各部分的功能。图6.3异步通信帧格式(1)起始位：在没有数据传送时，通信线上处于逻辑“1”状态,当信号变为0时表示起始位。(2)数据位：在起始位之后，发送端发出(接收端接收)的是数据位，数据的位数没有严格限制，如5位、6位、7位或8位等。由低位到高位逐位传送。(3)奇偶校验位：数据位发送完(接收完)之后，可发送奇偶校验位，它只占帧格式的一位，用于传送数据的有限差错检测或表示数据的一种性质，是发送和接收双方预先约定好的一种检验(检错)方式。(4)停止位：字符帧格式的最后部分为停止位，逻辑“1”电平有效，位数可以是1位、1/2位或2位。表示一个字符帧信息的结束，也为发送下一个字符帧信息做好准备。异步通信的特点：不要收发双方时钟严格一致，易于实现，但每个字符要附加2~3位的起止位，各帧之间还有间隔，因此传输效率不高。2）同步通信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6.4所示。其格式由同步字符、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。同步通信时要建立发送方时钟对接收方时钟的直接控制，使数据传送完全同步。其特点是传输速率高，但硬件复杂。同步字符3.串行通信的制式1）单工(Halfduplex)制式在单工方式下，通信线的A端只有发送器，B端只有接收器，信息数据只能单方向传送，即只能由A端传送到B端而不能反传。如图6.5所示。2）半双工(Halfduplex)制式半双工方式中，通信线路两端的设备都有一个发送器和一个接收器，如图6.6所示。数据可双方向传送但不能同时传送，即A端送B端收或B端送A端收，A、B两端的发送/接收只能通过半双工通信协议切换交替工作。3）全双工(Fullduplex)制式在全双工方式下，通信线路A、B两端都有发送器和接收器，A、B之间有两个独立通信的回路，两端数据不是交替发送和接收，而是同时发送和接收。因此通信效率比前两种要高。该方式下所需的传输线至少要有三条，一条用于发送，一条用于接收，一条用于公用信号地，如图6.7所示。4.信号的调制与解调计算机的通信要求传送的是数字信号。在远程数据通信时，通常要借用现存的公用电话网。但是电话网是为300-3400Hz的音频模拟信号设计的，对二进制数据的传输是不合适的。为此在发送时需要对二进制数据进行调制生成模拟信号，使之适合在电话网上传输。在接收时，需要进行解调以将模拟信号还原成数字信号。1）调制器把数字信号转换成模拟信号，然后送到通信线路上去。2）解调器把从通信线路上收到的模拟信号转换成数字信号。由于通信是双向的，调制器和解调器合并在一个装置中，这就是调制解调器MODEM，如图6.8所示。由图可见，调制器和解调器是进行数据通信所需的设备，因此把它叫做数据通信设备（DCE）。通信线路是电话线，也可以是专用线。图6.8调制解调通信图5.串行通信数据的校验在通信过程中往往要对数据传送的正确与否进行校验。以保证准确无误的传输数据。常用的校验方法有奇偶校验及代码和校验。1）奇偶校验奇偶校验的特点是按字符校验，即在数据发送时，在每一个字符的最高位之后都附加一个奇偶校验位“1”或“0”，使被传送字符(包括奇偶校验位)中含“1”的位数都为偶数(偶校验)或都为奇数(奇校验)。例：当约定为奇校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为奇数；当约定为偶校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为偶数。接收方与发送方的校验装置和方式应一致。接收字符时，对“1”的个数进行校验，若二者不一致，则说明传输数据过程中出现了差错。2）代码和校验所谓和校验是发送方将所发数据块求和（或各字节异或），产生一个字节的校验字符（校验和）附加到数据块末尾。接收方接收数据同时对数据块（除校验字节外）求和（或各字节异或），将所得的结果与发送方的“校验和”进行比较，相符则无差错，否则即认为传送过程中出现了差错。6.传输速率与传输距离1）波特率波特率（也叫比特率），即数据传输的速率。它表示每秒钟传送二进制代码的位数。其单位是b/s。在串行通信中，发送设备和接收设备之间除了采用相同的字符帧格式(异步通信)或相同的同步字符(同步通信)来协调同步工作外，两者之间发送数据的速度和接收数据的速度也必须相同，这样才能保证被传送数据的成功