現代微機原理與接口技術接口第8章(已修改)

　

【正文】 現代微機原理與接口技術 1 串行通信的基本概念 串行通信是將數據的各個位一位一位地，通過單條 1位寬的傳輸線按順序分時傳送，即通信雙方一次傳輸一個二進制位。串行通信與并行通信是兩種基本的數據通信方式。 發送方在發送前要將并行數據轉成串行數據，接收方接收后要完成串行數據到并行數據的轉換。 串行通信 第 8 章 串行接口 現代微機原理與接口技術 2 與并行通信相比，串行通信的優勢 ? 傳輸距離長，可達到數千公里 ? 長距離內串行數據傳送速率會比并行數據傳送速率快，串行通信的通信時鐘頻率較并行通信容易提高。 ? 抗干擾能力強，串行通信信號間的互相干擾完全可以忽略。 ? 費用低。 現代微機原理與接口技術 3 ? 單工方式 T R ? 半雙工方式 T R R T ? 全雙工方式 T T R R 現代微機原理與接口技術 4 波特率與收 /發時鐘 波特率 ：單位時間內傳送的二進制數據的位數，以位 /秒（ b/s）表示，也稱為數據位率。 它是衡量串行通信速率的重要指標 。 收 /發時鐘 直接決定了通信線路上數據傳輸的速率，對于收 /發雙方之間數據傳輸的同步有十分重要的作用。 一般在發送端是由發送時鐘的 下降沿 使送入移位寄存器的數據串行移位輸出。而接收端則是在接收時鐘的 上升沿 作用下將傳輸線上的數據逐位打入移位寄存器。 現代微機原理與接口技術 5 為了提高串行通信的抗干擾能力，往往用多個時鐘調制一個二進制數據，調制一個二進制數據的收 /發時鐘個數稱為 波特率系數 n。 收 /發時鐘頻率與波特率之間的關系： 收 /發時鐘頻率 =n 波特率 一般 n取 1, 16, 32和 64等。對于異步通信，常采用n=16；對于同步通信，則必須取 n =1。 現代微機原理與接口技術 6 信號調制解調 原因： 如果數字信號直接在公用電話網的傳輸線上傳送，高次諧波的衰減會很厲害，從而使信號到了接收端后將發生嚴重畸變和失真。 解決： 發送方使用 調制器 （ Modulator），把要傳送的 數字信號 調制轉換為適合在線路上傳輸的 音頻模擬信號 ；接收方則使用 解調器 （ Demodulator）從線路上測出這個模擬信號，并還原成數字信號。 現代微機原理與接口技術 7 調制方法： 按照調制技術的不同分為調頻（FM）、調幅（ AM）和調相（ PM）三種，根據傳輸數字信號的變化規律去調整載波的頻率、幅度或相位 現代微機原理與接口技術 8 信道復用 時分多路復用 TDM(Time Division Multiplexing)，就是將一條物理傳輸線路按時間分成若干時間片輪換地為多個信號所占用，每個時間片由復用的一個信號占用。 頻分多路復用 FDM(Frequency Division Multiplexing)就是利用頻率調制原理，將要同時傳送的多個信號進行頻譜搬移，使它們互不重疊地占據信道頻帶的不同頻率段，然后經發送器從同一信道上同時或不同時地發送出去。 計算機串行數據通信及其接口中使用時分多路復用系統。 現代微機原理與接口技術 9 串行通信基本方式 異步串行通信 在通信的數據流中，字符間異步，字符內部各位間同步。異步通信方式的 “ 異步 ” 主要體現在字符與字符之間通信沒有嚴格的定時要求。然而，一旦傳送開始，收 /發雙方則以預先約定的傳輸速率，在時鐘的作用下，傳送這個字符中的每一位。 現代微機原理與接口技術 10 同步串行通信 數據流中的字符與字符之間和字符內部的位與位之間都同步。同步串行通信是以數據塊（字符塊）為信息單位傳送，而每幀信息包括成百上千個字符，因此傳送一旦開始，要求每幀信息內部的每一位都要同步。 現代微機原理與接口技術 11 現代微機原理與接口技術 12 為了確保異步串行通信傳輸正確： 1）采用相反極性的起始位和停止位 /空閑位提供準確的時間基準 2）接收器在每位的中心采樣，以獲得最大的收 /發時鐘頻率偏差容限 3）接收器采用比傳送波特率更高頻率的時鐘來控制采樣時間，以提高采樣的分辨能力和抗干擾能力。 現代微機原理與接口技術 13 例題： 異步傳輸 7位 ASCII碼，如果需要數據傳輸速率為 240字符 /秒，使用 1位奇偶校驗位和 1位停止位，則： 1）波特率應該是多少？ 2）有效數據位傳輸位是多少？ 3）傳輸效率是多少？ 答： 1）波特率是 (7位數據位 +1位起始位 +1位校驗位 +1位停止位 ) 240 =2400b/s 2）有效數據位傳輸位是 ： 7 240=1680b/s 3）傳輸效率是： 1680/2400=70% 現代微機原理與接口技術 14 串行接口 RS232C標準 串行通信系統 數據終端設備 DTE——數據源和目的地 數據通信設備 DCE——使數據符合線路要求 現代微機原理與接口技術 15 引腳 代號 其他表示法 信號名 方向 1 AA（ 101） PG 保護地 設備地 2 BA（ 103） TxD， SD 發送數據 DTE→DCE 3 BB（ 104） RxD 接收數據 DCE→DTE 4 CA（ 105） RTS， RS 請求發送 DTE→DCE 5 CB（ 106） CTS， CS 允許 /清除發送 DCE→DTE 6 CC（ 108） DSR， MR DCE就緒 DCE→DTE 7 AB（ 102） SG 信號地 信號公共地 8 CF（ 109） RLSD， DCD 接收線路信號檢測 DCE→DTE 20 CD（ ） DTR DTE就緒 DTE→DCE 22 CE（ 125） RI 振鈴指示 DCE→DTE 常用的 RS232C信號線 現代微機原理與接口技術 16 常用的 RS232C連接 MODEM 現代微機原理與接口技術 17 MODEM 現代微機原理與接口技術 18 3. 簡單連接 現代微機原理與接口技術 19 電氣特性 177。 (5~15)V之間 對于數據線： 邏輯 “ 1” (MARK)= 3V~ 15V， 邏輯“ 0” (SPACE) = +3V~+15V 對于控制信號： 接通狀態（ ON）即信號有效 的電平 = +3V~15V 斷開狀態（ OUT）即信號無效 的電平 = 3Ⅴ ~ 15V。 現代微機原理與接口技術 20 RS232C接口采用的是負邏輯，其邏輯電平與 TTL電平不一樣，不能兼容。因此，為了實現與 TTL電路的連接，必須進行電平轉換。 目前可以使用新型電平轉換芯片 MAX232和MAX232A（高速）雙組 RS232C發送 /接收器，實現 TTL電平與 RS232C電平雙向轉換。 現代微機原理與接口技術 21 RS232C由于在發送器與接收器之間有公共信號地，不可能使用雙端信號，因此共模噪聲很容易引入信號系統中，且噪聲幅度可高達好幾伏，這是迫使 RS232C使用較高傳輸電壓的主要原因。另一個原因是為了補償傳輸線上的信號衰減和沿線附加電平的影響。 現代微機原理與接口技術 22 一般應用情況下， RS232C的最高傳輸速率為20Kb/s，最大傳輸線長度為 30m。 現代微機原理與接口技術 23 機械特性 1. 連接器 現代微機原理與接口技術 24 現代微機原理與接口技術 25 在通信速率低于 20Kb/s時， RS232C所能直接連接的最大物理距離為 15m（ 50ft）。 2. 電纜長度 使用特制的低電容電纜也能有效地提高電纜長度，可以達到 150m（ 500ft）甚至更多。 ft N p F/ f t2 5 0 0 p F?L RS232C規定，若不使用 MODEM，則碼元的畸變要小于 4%，驅動器的負載電容應該小于 2500pF，則單位（ 1ft）長度的電容值為 NpF的電纜的長度應該是： 現代微機原理與接口技術 26 異步通信適配器 PC微機異步通信適配器是微機與微機、微機與 MODEM及微機與外設之間進行異步通信的接口。其核心是 UART。 常見的 UART主要有 INS8250、 PC16450和PC16550。此外，還有帶更大緩沖的