微机原理与接口技术 串行接口.pdf

第7章串行通信和串行接口

7.1串行通信基本概念
7.2串行接口标准
7.3可编程串行接口8251A

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7.1串行通信基本概念

7.1.1并行通信和串行通信比较
7.1.2全双工和半双工
7.1.3同步与异步方式
7.1.4传输率
7.1.5信号调制与解调

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7.1.1并行通信与串行通信比较

并行通信：8位或16位数据通过多条数据线同时传送
串行通信：数据通过一条数据线，一位一位地传输，
通常是先传数据的低位，再传高位，每1位数据都占据
一个固定的时间长度。

计算机计算机
计算机计算机
或外设或外设

并行通信串行通信

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串行通信并行通信

通信距离远距离（几米到几千公里）近距离（<30米）
通信速率长距离通信时速率高短距离通信时速率高
抗干扰性强弱
转换需要并/串转换和串/并转换不需要转换
（通过移位寄存器或软件实现）

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7.1.2全双工和半双工
按照数据流的方向，串行通信分成三种方式：
‡单工：只能单方向传送信息。如键盘与主机之间。
‡半双工：可以双向传送信息；由于通过同一个通道传送
信息，所以同一时刻只能单向传送；
‡全双工：采用两条通道，可以同时发送和接收信息。如
计算机之间的通信

TTTR

TRRRRT

（a）单工（a）半双工（a）全双工
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7.1.3同步与异步通信方式

‡异步通信：传输前为空闲状态“1”，一旦变为“0”状态，
则作为起始位。后面为5～8个信息位，由低往高排列，
信息位后面是奇数或偶数校验位。最后是为“1”的停止
位，两个字符之间的传输间隔是任意的，用空闲位隔
开。一个字符
有效数据5~8位

0/10/10/10/10/10/10/10/1
01

数据流向
起始位低位高位奇偶停止位1、
校验1.5、2位
图7-1异步通信格式
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─奇偶校验：
●主要用于对1个字符的传送过程进行检验。
●发送时（一般是最低位D0先发送），在每个字
符最高位之后加入1位“1”（或“0”），使发送的
字符中“1”的个数为奇数（奇校验）或偶数（偶
校验）
●例：字符‘A’（ASCII码为41H）发送时：

100000101奇校验
D0D1D2D3D4D5D6D7
100000100偶校验

字符数据位（41H）校验位

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‡同步通信：将许多字符组成一个信息组（称为帧），
字符一个接一个地传输，在每帧的开始处加上同步字
符，没有信息传输时，填上空字符，同步传输不允许有
间隙。
一帧

（单同同步字符数据CRC1CRC2
步）一帧

（双同同步字符同步字符数据CRC1CRC2
步）外同步信号一帧

（外同数据CRC1CRC2
步）一帧

01111110地址控制数据CRC1CRC201111110
（SDLC/HDLC格式）
图7-2同步通信格式
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循环冗余（CRC）校验：主要用于对数据块
（即多个字符）的传送过程进行校验。

两设备之间无论采用异步通信还是同步通信，
通信双方必须共同遵守一些协定：
─发送方和接收方必须具有相同的数据传送格式（同
步或异步）、起始标志、结束标志、校验标志、通
信速率等。

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7.1.4传输率

‡传输率：指数据在线路上每秒传输多少位，
传输率也常叫波特率。在计算机中，每秒传
输多少位和波特率的含义是完全一致的。
‡国际上规定的一个标准波特率系列为300、
600、1200、1800、2400、4800、9600、
19200、38400、57600和115200。
‡通信双方传输率的选择，与通信距离和环境
有关，一般来说，距离近时可将较大的波特
率，距离远选择不大的波特率。

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例1，异步传输：
‡设传输7位ASCII字符，1个起始位、1个奇/偶校验位
和1个停止位，一个字符需要用10bit来传输；
‡如果波特率为1200，那么，每秒钟能传输的最大字符
数为：1200/10＝120个
例2，同步传输：
‡设用2位ASCII码作同步字符，2位作校验和，1200
波特；那么，传输100个ASCII字符所用的时间为：
7×（100＋4）/1200＝0.6067s，
‡这就是说，每秒钟能传输的字符数可达到：
100/0.6067＝165个
‡可见，在同样的传输率下，同步传输的实际字符数要
比异步传输高。

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7.1.5信号调制与解调

‡计算机的通信是数字通信，传送的是数字信号，在串
行通信的数据线上表现为方波。为了在传送中不产生
畸变，要求传输线具有很宽的频带。
‡当利用电话线远距离通信时，不可能有这样宽的频
带。若直接用数字信号通信，经过长距离传输，信号
必将畸变，以至于接收方无法正确识别，因此需要把
数字信号转换为模拟信号。
‡将数字信号转换为模拟信号的方法称为调制
(Modulate)。接收方收到这个模拟