串行通信和并行通信的详解PPT优质课件.ppt

第八章数据通信本章学习目标了解通信的有关概念掌握串行通信和并行通信的原理掌握常见串行接口(RS232/RS485/SPI/I2C)的原理及应用方法掌握单片机并行接口的扩展方法§8.1通信的有关概念并行通信以字节（Byte）或字节的倍数为传输单位一次传送一个或一个以上字节的数据，数据的各位同时进行传送适合于外部设备与微机之间进行近距离、大量和快速的信息交换。计算机的各个总线传输数据时就是以并行方式进行的。并行通信的特点就是传输速度快，但当距离较远、位数较多时，通信线路复杂且成本高。串行通信通信双方使用一根或两根数据信号线相连，同一时刻，数据在一根数据信号线上一位一位地顺序传送，每一位数据都占据一个固定的时间长度。与并行通信相比，串行通信的优点是传输线少、成本低、适合远距离传送及易于扩展。缺点是速度慢、传输时间长等。如计算机上常用的COM设备、USB设备和网络通信等设备都采用串行通信。一、串行通信的相关概念1、串行通信的分类（1）按照串行数据的同步方式分类按照串行数据的同步方式，串行通信可以分为同步通信和异步通信两类1）异步通信在异步通信(AsynchronousCommunication)方式中，接收器和发送器使用各自的时钟，它们的工作是非同步的。在异步传送中，每一个字符要用起始位和停止位作为字符开始和结束的标志，以字符为单位一个个地发送和接收。典型的异步通信格式如图所示。异步传送时，每个字符的组成格式首先用一个起始位表示字符的开始；后面紧跟着的是字符的数据字，数据字通常是7位或8位数据（低位在前，高位在后），在数据字中可根据需要加入奇偶校验位；最后是停止位，其长度可以是一位或两位。串行传送的数据字加上成帧信号的起始位和停止位就形成了一个串行传送的帧。起始位用逻辑“0”低电平表示，停止位用逻辑“1”高电平表示。图a所示为数据字为7位的ASCII码，第8位是奇偶校验位，加上起始位、停止位，一个字符帧由10位组成。形成帧信号后，字符便一个一个地进行传送。在异步传送中，字符间隔不固定，在停止位后可以加空闲位，空闲位用高电平表示，用于等待发送。这样，接收和发送可以随时进行，不受时间的限制。图b为有空闲位的情况。在异步数据传送中，通信双方必须约定好两项事宜：字符格式。包括字符的编码形式、奇偶校验以及起始位和停止位的规定。通信速率。通信速率通常使用比特率来表示。比特率是数字信号的传输速率，它用单位时间内传输的二进制代码的有效位(bit)数来表示，其单位为每秒比特数bit/s(bps)、每秒千比特数(Kbps)或每秒兆比特数(Mbps)来表示。波特率与比特率波特率指数据信号对载波的调制速率，它用单位时间内载波调制状态改变次数来表示，其单位为波特(Baud)。波特率与比特率的关系是比特率=波特率×单个调制状态对应的二进制位数。在信息传输通道中，携带数据信息的信号单元叫码元，每秒钟通过信道传输的码元数称为码元传输速率，简称波特率。波特率是传输通道频宽的指标。例如，数据传送速率为120字符/秒（这个速率可以称为波特率），而每一个字符为10位，则其传送的比特率为10×120=1200位/秒=1200比特。在后面的描述中，为了适应习惯用法，将比特率和波特率统一使用波特率来表示。2）同步通信同步通信(SynchronousCommunication）是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传送一帧信息。这里的信息帧和异步通信中的字符帧不同，通常含有若干个数据字符。根据控制规程，数据格式分为面向字符及面向比特两种。①面向字符型的数据格式面向字符型的同步通信数据格式可采用单同步、双同步和外同步三种数据格式，如图所示。单同步、双同步单同步和双同步均由同步字符、数据字符和校验字符CRC等三部分组成。单同步是指在传送数据之前先传送一个同步字符“SYNC”，双同步则先传送两个同步字符“SYNC”。外同步外同步通信的数据格式中没有同步字符，而是用一条专用控制线来传送同步字符，使接收端及发送端实现同步。当每一帧信息结束时均用两个字节的循环控制码CRC为结束。②面向比特型的数据格式根据同步数据链路控制规程（SDLC），面向比特型的数据每帧由六个部分组成。第一部分是开始标志“7EH”；第二部分是一个字节的地址场；第三部分是一个字节的控制场；第四部分是需要传送的数据，数据都是位（bit）的集合；第五部分是两个字节的循环控制玛CRC；最后部分又是“7EH”，作为结束标志。面向比特型的数据格式如图所示。注意：在SDLC规程中不允许在数据段和CRC段中出现六个“1”，否则会误认为是结束标志。要求在发送端进行检验，当连续出现五个“1”时，则立即插入一个“0”，到接收端要将这个插入的“0”去掉，恢复原来的数据，保证通信的正常进行。同步通信优缺点数据传输速率较高，通常可达56000b