计算机接口技术及应用 第8讲 (串行接口) (2010秋).pdf

计算机串行接口

主要内容
计算机接口技术及应用串行通讯的概念及其标准
第八讲PC系统的异步串行通讯端口的工作原理及编程
多机通讯
目的
掌握串行通讯原理
计算机接口应用掌握PC系统的异步串行端口工作原理
——串行接口及应用了解多机通讯的实现方法
要求
掌握串行通讯的相关概念、串行通讯工作原理
理解串行通讯同步的三种方法

计算机通信基本概念串行通信的主要优点

串行通信与并行通信是两种基本的数据通信方式1.传输距离长,可达到数千公里
2.长距离内串行数据传送速率比并行数据传送速率
串行通信:将数据的各个位一位一位地通过单根传快,因为串行通信的通信时钟频率较并行通信更
输线按顺序逐个分时传送，即通信双方一次传输一容易提高
个二进制位3.抗干扰能力强,串行通信信号间的相互干扰完全
可以忽略

并行通信:将待传数据的各位通过多条1位宽的传输4.线路成本低
线同时传送，宽度一般为“字节”或“字”5.传输线既传数据,又传命令等信息

串行通讯串行通讯时序

•同步串行通讯
单工和双工
同步时钟
半双工和全双工
同步数据0110010001010

•异步串行通讯
ABAB
数据0110010001010
OnlyAtoBBi-directionalAandB
虚拟时钟

1
计算机RS232接口RS232电平和TTL电平

RS232的由来RS232电平与电压之间关系：

RS232信号电平逻辑‘1’(高电平)对应的电压为–10V~-15V;典型值为-12V;
逻辑‘低电平对应的电压为典型值为
RS232电平和TTL电平区别0’()+10V~+15V;+12V

引脚信号功能:
电平与电压之间关系：
Pin1-CD载波检测CarrierDetectTTL
Pin2-RxD接收数据输入端ReceiveData逻辑‘1’(高电平)对应的电压为+5V;
发送数据输出端
Pin3-TxDTransmitData逻辑‘0’(低电平)对应的电压为0V
Pin4-DTR数据终端准备好DataTerminalReady
Pin5-GND信号地
Pin6-DSR数据设备准备好DataSetReady显然，RS232电平和TTL电平信号不兼容(或称不匹配),它
Pin7-RTS请求发送信号输出RequesttoSend们之间需要专用的电平转换电路
Pin8-CTS清除发送信号输入CleartoSend
Pin9-RI响铃指示RingIndicator

RS232电平与TTL电平之间转换电路异步串行数据格式

RS232信号电平与TTL电平必须进行电平转换
异步串行数据桢一般包含：
1个起始位、5~8个数据位、1个校验位(可选择的)、1~2个停止位

一个数据桢下一数据桢

StartDatabitsStopStart
bitbitbit

数据01100100010110
TTLRxD
TTLTxD虚拟时钟

tBaud-rate
TTL电平接口RS232电平接口

异步通讯的传送和接收模型全双工平衡差分方式异步通讯标准-RS422

stop
差分驱动器差分接收器
stop
D7

D6D7

…传送1位的时间D6
D1
…
start
D0D1

D0RS-422标准传输线连接RS-423单端驱动差分接收电路
发送方驱动通讯线，以驱动通讯线的高、start
低电平方式传送数据给接收方

2
RS422通讯标准的特点半双工差分方式异步通讯标准-RS485

1)全双工,平衡/非平衡发送、平衡接收；RS485采用平衡差分方式传送和接收，使用双绞线抗共模干扰
2)1个发送器、多个接收器(必须有地址)；采用中等波特率时，可靠传输距离达1.2Km，半双工方式
3)A为正向输出，B为反向输出；
4)信号不需要调制与解调。

RS-485通讯标准的特点PC系统的异步通信适配器

（1）平衡发送、平衡接收；PC系列微机异步通信适配器的核心是UART
（2）多个发送器、多个接收器；(UniversalAsynchronousReceiverTransmitter)
（3）逻辑电平：与RS-422A相同；
（4）需要终端匹配电阻2×120Ω(可能有变化)；常见UART主要有INS8250,PC16450和
（5）信号不需要调制与解调。PC16550,以及带FIFO队列的UART:PC16650和
PC16750

INS8250主要功能INS8250的封装图和引脚

•支持起止式异步串行通信协议
•具有独立的收、发时钟，波特率系数为16
•接收、发送双缓冲
•可控MODEM(含辅助数字量输出)
•支持中断工作方式（多中断源）
•可编程

3
INS8250外部引脚分类INS8250的内部功能框图

1、并行