串口通訊的概念及接口電路

1、串口通訊的概念及接口電路來自中國(guó)工控網(wǎng)隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用和微機(jī)網(wǎng)絡(luò)的開展，通信功能越來越顯的重要。這里所說的通信是只計(jì)算機(jī)與外界的信息交換。因此，通信既包括計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間，也包括計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)之間的信息交換。由于串行通信是在一根傳輸線上一位一位的傳送信息，所用的傳輸線少，并且可以借助現(xiàn)成的 網(wǎng)進(jìn)行信息傳送，因此，特別適合于遠(yuǎn)距離傳輸。對(duì)于那些與計(jì)算機(jī)相距不遠(yuǎn)的人機(jī)交換設(shè)備和串行存儲(chǔ)的外部設(shè)備如終端、打印機(jī)、邏輯分析儀、磁盤等，采用串行方式交換數(shù)據(jù)也很普遍。在實(shí)時(shí)控制和管理方面，采用多臺(tái)微機(jī)處理機(jī)組成分級(jí)分布控制系統(tǒng)中，各CPU之間的通信一般都是串行方式。所以串行接口是微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)常用的

2、接口。許多外設(shè)和計(jì)算機(jī)按串行方式進(jìn)行通信，這里所說的串行方式，是指外設(shè)與接口電路之間的信息傳送方式，實(shí)際上，CPU與接口之間仍按并行方式工作。1串行通信的概念圖1-1所謂“串行通信是指外設(shè)和計(jì)算機(jī)間使用一根數(shù)據(jù)信號(hào)線(另外需要地線,可能還需要控制線),數(shù)據(jù)在一根數(shù)據(jù)信號(hào)線上一位一位地進(jìn)行傳輸，每一位數(shù)據(jù)都占據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間長(zhǎng)度。如圖1-1所示。這種通信方式使用的數(shù)據(jù)線少，在遠(yuǎn)距離通信中可以節(jié)約通信本錢，當(dāng)然，其傳輸速度比并行傳輸慢。由于CPU與接口之間按并行方式傳輸，接口與外設(shè)之間按串行方式傳輸，因此，在串行接口中，必須要有“接收移位存放器串并和“發(fā)送移位存放器并串。典型的串行接口的結(jié)構(gòu)如1-

3、2所示。圖1-2在數(shù)據(jù)輸入過程中，數(shù)據(jù)1位1位地從外設(shè)進(jìn)入接口的“接收移位存放器，當(dāng)“接收移位存放器中已接收完1個(gè)字符的各位后，數(shù)據(jù)就從“接收移位存放器進(jìn)入“數(shù)據(jù)輸入存放器。CPU從“數(shù)據(jù)輸入存放器中讀取接收到的字符。并行讀取，即D7D0同時(shí)被讀至累加器中?！敖邮找莆淮娣牌鞯囊莆凰俣扔伞敖邮諘r(shí)鐘確定。在數(shù)據(jù)輸出過程中，CPU把要輸出的字符并行地送入“數(shù)據(jù)輸出存放器，“數(shù)據(jù)輸出存放器的內(nèi)容傳輸?shù)健鞍l(fā)送移位存放器，然后由“發(fā)送移位存放器移位，把數(shù)據(jù)1位1位地送到外設(shè)?！鞍l(fā)送移位存放器的移位速度由“發(fā)送時(shí)鐘確定。接口中的“控制存放器用來容納CPU送給此接口的各種控制信息，這些控制信息決定接口的工作方

4、式?！盃顟B(tài)存放器的各位稱為“狀態(tài)位，每一個(gè)狀態(tài)位都可以用來指示數(shù)據(jù)傳輸過程中的狀態(tài)或某種錯(cuò)誤。例如，用狀態(tài)存放器的D5位為“1表示“數(shù)據(jù)輸出存放器空，用D0位表示“數(shù)據(jù)輸入存放器滿，用D2位表示“奇偶檢驗(yàn)錯(cuò)等。能夠完成上述“串并轉(zhuǎn)換功能的電路，通常稱為“通用異步收發(fā)器UART：Universal Asynchronous Receiver and Transmitter,典型的芯片有：Intel 8250/8251,16550。奇偶校驗(yàn)來自中國(guó)工控網(wǎng) 串行數(shù)據(jù)在傳輸過程中，由于干擾可能引起信息的出錯(cuò)，例如，傳輸字符E，其各位為：0100，0101=45HD7 D0由于干擾，可能使位變?yōu)?，這種

5、情況，我們稱為出現(xiàn)了“誤碼。我們把如何發(fā)現(xiàn)傳輸中的錯(cuò)誤，叫“檢錯(cuò)。發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后，如何消除錯(cuò)誤，叫“糾錯(cuò)。最簡(jiǎn)單的檢錯(cuò)方法是“奇偶校驗(yàn)，即在傳送字符的各位之外，再傳送1位奇/偶校驗(yàn)位?？刹捎闷嫘ｒ?yàn)或偶校驗(yàn)。奇校驗(yàn)：所有傳送的數(shù)位含字符的各數(shù)位和校驗(yàn)位中，“1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，如：1 0110，01010 0110，0001偶校驗(yàn)：所有傳送的數(shù)位含字符的各數(shù)位和校驗(yàn)位中，“1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，如：1 0100，01010 0100，0001奇偶校驗(yàn)?zāi)軌驒z測(cè)出信息傳輸過程中的局部誤碼1位誤碼能檢出，2位及2位以上誤碼不能檢出，同時(shí)，它不能糾錯(cuò)。在發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后，只能要求重發(fā)。但由于其實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，仍得到了廣泛使用。有

6、些檢錯(cuò)方法，具有自動(dòng)糾錯(cuò)能力。如循環(huán)冗余碼CRC檢錯(cuò)等。串行通訊簡(jiǎn)單認(rèn)識(shí) 單工、半雙工和全雙工的定義 來自 HYPERLINK :/ chinakong 中國(guó)工控網(wǎng)串行通訊簡(jiǎn)單認(rèn)識(shí) 串行通訊的根本概念：與外界的信息交換稱為通訊。根本的通訊方式有并行通訊和串行通訊兩種。 一條信息的各位數(shù)據(jù)被同時(shí)傳送的通訊方式稱為并行通訊。并行通訊的特點(diǎn)是：各數(shù)據(jù)位同時(shí)傳送，傳送速度快、效率高，但有多少數(shù)據(jù)位就需多少根數(shù)據(jù)線，因此傳送本錢高，且只適用于近距離相距數(shù)米的通訊。 一條信息的各位數(shù)據(jù)被逐位按順序傳送的通訊方式稱為串行通訊。串行通訊的特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)位傳送，傳按位順序進(jìn)行，最少只需一根傳輸線即可完成，本錢低但

7、送速度慢。串行通訊的距離可以從幾米到幾千米。 根據(jù)信息的傳送方向，串行通訊可以進(jìn)一步分為單工、半雙工和全雙工三種。信息只能單向傳送為單工；信息能雙向傳送但不能同時(shí)雙向傳送稱為半雙工；信息能夠同時(shí)雙向傳送那么稱為全雙工。 串行通訊又分為異步通訊和同步通訊兩種方式。在單片機(jī)中，主要使用異步通訊方式。 MCS_51單片機(jī)有一個(gè)全雙工串行口。全雙工的串行通訊只需要一根輸出線和一根輸入線。數(shù)據(jù)的輸出又稱發(fā)送數(shù)據(jù)TXD，數(shù)據(jù)的輸入又稱接收數(shù)據(jù)RXD。串行通訊中主要有兩個(gè)技術(shù)問題，一個(gè)是數(shù)據(jù)傳送、另一個(gè)是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)傳送主要解決傳送中的標(biāo)準(zhǔn)、格式及工作方式等問題。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是指數(shù)據(jù)的串并行轉(zhuǎn)換。具體說，在發(fā)

8、送端，要把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)；而在接收端，卻要把接收到的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)。單工、半雙工和全雙工的定義 如果在通信過程的任意時(shí)刻，信息只能由一方A傳到另一方B，那么稱為單工。如果在任意時(shí)刻，信息既可由A傳到B，又能由B傳A，但只能由一個(gè)方向上的傳輸存在，稱為半雙工傳輸。如果在任意時(shí)刻，線路上存在A到B和B到A的雙向信號(hào)傳輸，那么稱為全雙工。 線就是二線全雙工信道。 由于采用了回波抵消技術(shù)，雙向的傳輸信號(hào)不致混淆不清。雙工信道有時(shí)也將收、發(fā)信道分開，采用別離的線路或頻帶傳輸相反方向的信號(hào)，如回線傳輸。-A-BA-BA-B-單工半雙工全雙工串口通訊全雙工和半雙工方式 在串行通信中，數(shù)據(jù)通常

9、是在兩個(gè)站如終端和微機(jī)之間進(jìn)行傳送，按照數(shù)據(jù)流的方向可分成三種根本的傳送方式：全雙工、半雙工、和單工。但單工目前已很少采用，下面僅介紹前兩種方式。 1、全雙工方式full duplex 當(dāng)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收分流，分別由兩根不同的傳輸線傳送時(shí)，通信雙方都能在同一時(shí)刻進(jìn)行發(fā)送和接收操作，這樣的傳送方式就是全雙工制，如圖1所示。在全雙工方式下，通信系統(tǒng)的每一端都設(shè)置了發(fā)送器和接收器，因此，能控制數(shù)據(jù)同時(shí)在兩個(gè)方向上傳送。全雙工方式無需進(jìn)行方向的切換，因此，沒有切換操作所產(chǎn)生的時(shí)間延遲，這對(duì)那些不能有時(shí)間延誤的交互式應(yīng)用例如遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)十分有利。這種方式要求通訊雙方均有發(fā)送器和接收器，同時(shí)，需要2

10、根數(shù)據(jù)線傳送數(shù)據(jù)信號(hào)?？赡苓€需要控制線和狀態(tài)線，以及地線。 圖1比方，計(jì)算機(jī)主機(jī)用串行接口連接顯示終端，而顯示終端帶有鍵盤。這樣，一方面鍵盤上輸入的字符送到主機(jī)內(nèi)存；另一方面，主機(jī)內(nèi)存的信息可以送到屏幕顯示。通常，往鍵盤上打入1個(gè)字符以后，先不顯示，計(jì)算機(jī)主機(jī)收到字符后，立即回送到終端，然后終端再把這個(gè)字符顯示出來。這樣，前一個(gè)字符的回送過程和后一個(gè)字符的輸入過程是同時(shí)進(jìn)行的，即工作于全雙工方式。2、半雙式方式half duplex假設(shè)使用同一根傳輸線既作接收又作發(fā)送，雖然數(shù)據(jù)可以在兩個(gè)方向上傳送，但通信雙方不能同時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)，這樣的傳送方式就是半雙工制，如圖2所示。采用半雙工方式時(shí)，通信系統(tǒng)每

11、一端的發(fā)送器和接收器，通過收/發(fā)開關(guān)轉(zhuǎn)接到通信線上，進(jìn)行方向的切換，因此，會(huì)產(chǎn)生時(shí)間延遲。收/發(fā)開關(guān)實(shí)際上是由軟件控制的電子開關(guān)。圖2當(dāng)計(jì)算機(jī)主機(jī)用串行接口連接顯示終端時(shí)，在半雙工方式中，輸入過程和輸出過程使用同一通路。有些計(jì)算機(jī)和顯示終端之間采用半雙工方式工作，這時(shí)，從鍵盤打入的字符在發(fā)送到主機(jī)的同時(shí)就被送到終端上顯示出來，而不是用回送的方法，所以防止了接收過程和發(fā)送過程同時(shí)進(jìn)行的情況。目前多數(shù)終端和串行接口都為半雙工方式提供了換向能力，也為全雙工方式提供了兩條獨(dú)立的引腳。在實(shí)際使用時(shí)，一般并不需要通信雙方同時(shí)既發(fā)送又接收，像打印機(jī)這類的單向傳送設(shè)備，半雙工甚至單工就能勝任，也無需倒向。串口

12、通訊傳輸速率與傳輸距離在串行通信中，用“波特率來描述數(shù)據(jù)的傳輸速率。所謂波特率，即每秒鐘傳送的二進(jìn)制位數(shù)，其單位為bpsbits per second。它是衡量串行數(shù)據(jù)速度快慢的重要指標(biāo)。有時(shí)也用“位周期來表示傳輸速率，位周期是波特率的倒數(shù)。國(guó)際上規(guī)定了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)波特率系列：110、300、600、1200、1800、2400、4800、9600、14.4Kbps、19.2Kbps、28.8Kbps、33.6Kbps、56Kbps。 例如：9600bps，指每秒傳送9600位，包含字符的數(shù)位和其它必須的數(shù)位，如奇偶校驗(yàn)位等。 大多數(shù)串行接口電路的接收波特率和發(fā)送波特率可以分別設(shè)置，但接收方的接收

13、波特率必須與發(fā)送方的發(fā)送波特率相同。通信線上所傳輸?shù)淖址麛?shù)據(jù)代碼是逐為位傳送的，1個(gè)字符由假設(shè)干位組成，因此每秒鐘所傳輸?shù)淖址麛?shù)字符速率和波特率是兩種概念。在串行通信中，所說的傳輸速率是指波特率，而不是指字符速率，它們兩者的關(guān)系是：假設(shè)在異步串行通信中，傳送一個(gè)字符，包括12位其中有一個(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位，2個(gè)停止位，其傳輸速率是1200b/s，每秒所能傳送的字符數(shù)是1200/(1+8+1+2)=100個(gè)。圖12.發(fā)送接收時(shí)鐘在串行傳輸過程中，二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列是以數(shù)字信號(hào)波形的形式出現(xiàn)的，如何對(duì)這些數(shù)字波形定時(shí)發(fā)送出去或接收進(jìn)來，以及如何對(duì)發(fā)收雙方之間的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行同步控制的問題就引出了發(fā)送接收

14、時(shí)鐘的應(yīng)用。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送器在發(fā)送時(shí)鐘下降沿作用下將發(fā)送移位存放器的數(shù)據(jù)按串行移位輸出；在接收數(shù)據(jù)時(shí)，接收器在接收時(shí)鐘上升鹽作用下對(duì)來自通信線上串行數(shù)據(jù)，按位串行移入移位存放器?？梢?，發(fā)送接收時(shí)鐘是對(duì)數(shù)字波形的每一位進(jìn)行移位操作，因此，從這個(gè)意義上來講，發(fā)送接收時(shí)鐘又可叫做移位始終脈沖。另外，從數(shù)據(jù)傳輸過程中，收方進(jìn)行同步檢測(cè)的角度來看，接收時(shí)鐘成為收方保證正確接收數(shù)據(jù)的重要工具。為此，接收器采用比波特率更高頻率的時(shí)鐘來提高定位采樣的分辨能力和抗干擾能力。3. 波特率因子在波特率指定后，輸入移位存放器/輸出移位存放器在接收時(shí)鐘/發(fā)送時(shí)鐘控制下，按指定的波特率速度進(jìn)行移位。一般幾個(gè)時(shí)鐘脈沖移

15、位一次。要求：接收時(shí)鐘/發(fā)送時(shí)鐘是波特率的16、32或64倍。波特率因子就是發(fā)送接收1個(gè)數(shù)據(jù)1個(gè)數(shù)據(jù)位所需要的時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)，其單位是個(gè)位。如波特率因子為16，那么16個(gè)時(shí)鐘脈沖移位1次。 例：波特率=9600bps，波特率因子=32，那么 接收時(shí)鐘和發(fā)送時(shí)鐘頻率=960032=297200Hz。串行通信中，數(shù)據(jù)位信號(hào)流在信號(hào)線上傳輸時(shí)，要引起畸變，畸變的大小與以下因素有關(guān)：波特率信號(hào)線的特征頻帶范圍傳輸距離信號(hào)的性質(zhì)及大小電平上下、電流大小當(dāng)畸變較大時(shí)，接收方出現(xiàn)誤碼。在規(guī)定的誤碼率下，當(dāng)波特率、信號(hào)線、信號(hào)的性質(zhì)及大小一定時(shí)，串行通信的傳輸距離就一定。為了加大傳輸距離，必須加調(diào)制解調(diào)器。圖2

16、串行通訊調(diào)制解調(diào)器MODEM計(jì)算機(jī)的通信是要求傳送數(shù)字信號(hào)，而在進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信時(shí)，通信線路往往是借用現(xiàn)存的公用 網(wǎng)，但是， 網(wǎng)是為3003400HZ 之間的音頻信號(hào)設(shè)計(jì)的，這對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的傳輸不適合。為此，在發(fā)送時(shí)，需要將二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制成相應(yīng)的音頻信號(hào)，以適合在 網(wǎng)上傳輸。在接收后時(shí)，需要對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)解復(fù)原成數(shù)字信號(hào)。因此，在發(fā)送端使用調(diào)制器Modulator把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，該模擬信號(hào)攜帶了數(shù)據(jù)信號(hào)，稱為載波信號(hào)，模擬信號(hào)經(jīng)通信線傳送到接收方，接收方再以解調(diào)器Demodulator，把模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。大多數(shù)情況下，調(diào)制器和解調(diào)器合在一個(gè)裝置中，稱為“調(diào)制解調(diào)器Modem。

17、在通信中，Modem起著傳輸信號(hào)的作用，是一種數(shù)據(jù)通信設(shè)備Data Communication equipment,簡(jiǎn)稱DCE或稱數(shù)傳機(jī)Dataset，接收設(shè)備和發(fā)送設(shè)備稱為數(shù)據(jù)終端設(shè)備data terminal equipment，簡(jiǎn)稱DTE。參加Modem后，通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1調(diào)制信號(hào)的方法有：把采用調(diào)頻方式的稱為FSK對(duì)應(yīng)頻移鍵控FSK類型的MODEM；把采用調(diào)相方式的稱為PSK對(duì)應(yīng)移鍵控PSK類型的MODEM；把采用調(diào)幅方式的稱為ASK對(duì)應(yīng)振幅鍵控ASK類型的MODEM。當(dāng)波特率小于300時(shí)，一般采用頻移控鍵(FSK)調(diào)制方式，或者稱為兩態(tài)調(diào)頻。它的根本原理是把“0和“1的

18、兩種數(shù)字信號(hào)分別調(diào)制成不同頻率的兩個(gè)音頻信號(hào)。其原理圖如圖2所示。圖2兩個(gè)不同頻率的模擬信號(hào)f1和f2 ，分別經(jīng)過電子開關(guān)S1、S2送到運(yùn)算放大器A的輸入端相加點(diǎn)。電子開關(guān)的通斷由外部控制，并且當(dāng)加高電平時(shí)，接通；加低電平時(shí)，斷開。利用被傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)即數(shù)據(jù)去控制開關(guān)。當(dāng)數(shù)字信號(hào)為“1時(shí)，使電子開關(guān)S1接通，送出一串頻率較高的模擬信號(hào)f1；當(dāng)數(shù)字信號(hào)為“0時(shí)，使電子開關(guān)S2接通，送出一串頻率較低的模擬信號(hào)f2。于是這兩個(gè)不同頻率的信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大器相加后，在運(yùn)算放大器的輸出端，就得到了調(diào)制后的兩種頻率的音頻信號(hào)。串口通訊異步通信方式串行通信可以分為兩種類型：同步通信、異步通信。 1.異步通信的特

19、點(diǎn)及信息幀格式： 以起止式異步協(xié)議為例，以下圖顯示的是起止式一幀數(shù)據(jù)的格式： 圖1 起止式異步通信的特點(diǎn)是：一個(gè)字符一個(gè)字符地傳輸，每個(gè)字符一位一位地傳輸，并且傳輸一個(gè)字符時(shí)，總是以“起始位開始，以“停止位結(jié)束,字符之間沒有固定的時(shí)間間隔要求。每一個(gè)字符的前面都有一位起始位低電平，邏輯值，字符本身由5-7位數(shù)據(jù)位組成，接著字符后面是一位校驗(yàn)位也可以沒有校驗(yàn)位，最后是一位或一位半或二位停止位，停止位后面是不定長(zhǎng)的空閑位。停止位和空閑位都規(guī)定為高電平邏輯值，這樣就保證起始位開始處一定有一個(gè)下跳沿。 從圖中可看出，這種格式是靠起始位和停止位來實(shí)現(xiàn)字符的界定或同步的，故稱為起止式協(xié)議。 異步通信可以采

20、用正邏輯或負(fù)邏輯，正負(fù)邏輯的表示如下表所示： 邏輯0邏輯1正邏輯低電平高電平負(fù)邏輯高電平低電平異步通信的信息格式如下邊的表所示起始位邏輯01位數(shù)據(jù)位邏輯0或15位、6位、7位、8位校驗(yàn)位邏輯0或11位或無停止位邏輯11位，位或2位空閑位邏輯1任意數(shù)量注：表中位數(shù)的本質(zhì)含義是信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)間，故可有分?jǐn)?shù)位，如1.5。 例：傳送8位數(shù)據(jù)45H0100,0101B，奇校驗(yàn)，1個(gè)停止位，那么信號(hào)線上的波形象圖2所示那樣：異步通信的速率：假設(shè)9600bps，每字符8位，1起始，1停止，無奇偶，那么實(shí)際每字符傳送10位，那么960字符/秒。圖2 接收端以“接收時(shí)鐘和“波特率因子決定一位的時(shí)間長(zhǎng)度。下面以波特

21、率因子等于16接收時(shí)鐘每16個(gè)時(shí)鐘周期，使接收移位存放器移位一次、正邏輯為例說明，如圖3所示。圖31開始通信時(shí)，信號(hào)線為空閑邏輯1,當(dāng)檢測(cè)到由1到0的跳變時(shí)，開始對(duì)“接收時(shí)鐘計(jì)數(shù)。2當(dāng)計(jì)到8個(gè)時(shí)鐘時(shí)，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，假設(shè)仍為低電平，那么確認(rèn)這是“起始位B，而不是干擾信號(hào)。3接收端檢測(cè)到起始位后，隔16個(gè)接收時(shí)鐘，對(duì)輸入信號(hào)檢測(cè)一次，把對(duì)應(yīng)的值作為D0位數(shù)據(jù)。假設(shè)為邏輯1, 作為數(shù)據(jù)位1；假設(shè)為邏輯0，作為數(shù)據(jù)位0。4再隔16個(gè)接收時(shí)鐘，對(duì)輸入信號(hào)檢測(cè)一次，把對(duì)應(yīng)的值作為D1位數(shù)據(jù)。.，直到全部數(shù)據(jù)位都輸入。5檢測(cè)校驗(yàn)位P如果有的話。6接收到規(guī)定的數(shù)據(jù)位個(gè)數(shù)和校驗(yàn)位后,通信接口電路希望收到停

22、止位S(邏輯1)，假設(shè)此時(shí)未收到邏輯1，說明出現(xiàn)了錯(cuò)誤，在狀態(tài)存放器中置“幀錯(cuò)誤標(biāo)志。假設(shè)沒有錯(cuò)誤，對(duì)全部數(shù)據(jù)位進(jìn)行奇偶校驗(yàn)，無校驗(yàn)錯(cuò)時(shí)，把數(shù)據(jù)位從移位存放器中送數(shù)據(jù)輸入存放器。假設(shè)校驗(yàn)錯(cuò)，在狀態(tài)存放器中置奇偶錯(cuò)標(biāo)志。7本幀信息全部接收完，把線路上出現(xiàn)的高電平作為空閑位。8當(dāng)信號(hào)再次變?yōu)榈蜁r(shí)，開始進(jìn)入下一幀的檢測(cè)。3、異步通信的發(fā)送過程發(fā)送端以“發(fā)送時(shí)鐘和“波特率因子決定一位的時(shí)間長(zhǎng)度。1當(dāng)初始化后，或者沒有信息需要發(fā)送時(shí)，發(fā)送端輸出邏輯1，即空閑位，空閑位可以有任意數(shù)量。2當(dāng)需要發(fā)送時(shí)，發(fā)送端首先輸出邏輯0，作為起始位。3接著，發(fā)送端首先發(fā)送D0位，直到各數(shù)據(jù)位發(fā)送完。4如果需要的話，發(fā)送端

23、輸出校驗(yàn)位。5最后，發(fā)送端輸出停止位邏輯1。6如果沒有信息需要發(fā)送時(shí)，發(fā)送端輸出邏輯1，即空閑位，空閑位可以有任意數(shù)量。如果還有信息需要發(fā)送，轉(zhuǎn)入第2步。對(duì)于以上發(fā)送、接收過程應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1接收端總是在每個(gè)字符的頭部即起始位進(jìn)行一次重新定位，因此發(fā)送端可以在字符之間插入不等長(zhǎng)的空閑位，不影響接收端的接收。2發(fā)送端的發(fā)送時(shí)鐘和接收端的接收時(shí)鐘，其頻率允許有一定差異，當(dāng)頻率差異在一定范圍內(nèi)，不會(huì)引起接收端檢測(cè)錯(cuò)位，能夠正確接收。并且這種頻率差異不會(huì)因多個(gè)字符的連續(xù)接收而造成誤差累計(jì)因?yàn)槊總€(gè)字符的開始起始位處接收方均重新定位。只有當(dāng)發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘頻率差異太大，引起接收端采樣錯(cuò)位，才造成接收錯(cuò)

24、誤。3起始位、校驗(yàn)位、停止位、空閑位的信號(hào)，由“發(fā)送移位存放器自動(dòng)插入。在接收方，“接收移位存放器接收到一幀完整信息起始、數(shù)據(jù)、校驗(yàn)、停止后，僅把數(shù)據(jù)的各位送至“數(shù)據(jù)輸入存放器，即CPU從“數(shù)據(jù)輸入存放器中讀得的信息，只是有效數(shù)字，不包含起始位、校驗(yàn)位、停止位信息。串口通訊同步通信方式 1、同步通信方式的特點(diǎn)：采用同步通信時(shí)，將許多字符組成一個(gè)信息組，這樣，字符可以一個(gè)接一個(gè)地傳輸，但是，在每組信息通常稱為幀的開始要加上同步字符，在沒有信息要傳輸時(shí)，要填上空字符，因?yàn)橥絺鬏敳辉试S有間隙。在同步傳輸過程中，一個(gè)字符可以對(duì)應(yīng)58位。當(dāng)然，對(duì)同一個(gè)傳輸過程，所有字符對(duì)應(yīng)同樣的數(shù)位，比方說n位。這樣

25、，傳輸時(shí)，按每n位劃分為一個(gè)時(shí)間片，發(fā)送端在一個(gè)時(shí)間片中發(fā)送一個(gè)字符，接收端那么在一個(gè)時(shí)間片中接收一個(gè)字符。同步傳輸時(shí)，一個(gè)信息幀中包含許多字符，每個(gè)信息幀用同步字符作為開始，一般將同步字符和空字符用同一個(gè)代碼。在整個(gè)系統(tǒng)中，由一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)鐘控制發(fā)送端的發(fā)送和空字符用同一個(gè)代碼。接收端當(dāng)然是應(yīng)該能識(shí)別同步字符的，當(dāng)檢測(cè)到有一串?dāng)?shù)位和同步字符相匹配時(shí)，就認(rèn)為開始一個(gè)信息幀，于是，把此后的數(shù)位作為實(shí)際傳輸信息來處理。2、面向字符的同步協(xié)議IBM的BSC協(xié)議該協(xié)議規(guī)定了10個(gè)特殊字符稱為控制字符作為信息傳輸?shù)臉?biāo)志。其格式為SYNSOH標(biāo)題STX數(shù)據(jù)塊ETB/ETX塊校驗(yàn)SYN：同步字符Synchro

26、nous character，每幀可加1個(gè)單同步或2個(gè)雙同步同步字符。 SOH：標(biāo)題開始Start of Header。標(biāo)題：Header，包含源地址發(fā)送方地址、目的地址接收方地址、路由指示。STX：正文開始Start of Text。數(shù)據(jù)塊：正文Text，由多個(gè)字符組成。ETB:塊傳輸結(jié)束end of transmission block， 標(biāo)識(shí)本數(shù)據(jù)塊結(jié)束。ETX：全文結(jié)束end of text，全文分為假設(shè)干塊傳輸。塊校驗(yàn)：對(duì)從SOH開始，直到ETB/ETX字段的檢驗(yàn)碼。3、面向bit的同步協(xié)議ISO的HDLC一幀信息可以是任意位，用位組合標(biāo)識(shí)幀的開始和結(jié)束。 幀格式為：F場(chǎng)A場(chǎng)C場(chǎng)I場(chǎng)

27、FC場(chǎng)F場(chǎng)F場(chǎng)：標(biāo)志場(chǎng);作為一幀的開始和結(jié)束，標(biāo)志字符為8位，01111110。 A場(chǎng)：地址場(chǎng)，規(guī)定接收方地址，可為8的整倍位。接收方檢查每個(gè)地址字節(jié)的第1位，如果為“0，那么后邊跟著另一 個(gè)地址字節(jié)。假設(shè)為“1，那么該字節(jié)為最后一個(gè)地址字節(jié)。C場(chǎng)：控制場(chǎng)。指示信息場(chǎng)的類型，8位或16位。假設(shè)第1字節(jié)的第1位為0，那么還有第2個(gè)字節(jié)也是控制場(chǎng)。I場(chǎng)：信息場(chǎng)。要傳送的數(shù)據(jù)。FC場(chǎng)：幀校驗(yàn)場(chǎng)。16位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼CRC。除F場(chǎng)和自動(dòng)插入的“0位外，均參加CRC計(jì)算。4、同步通信的“0位插入和刪除技術(shù)在同步通信中，一幀信息以一個(gè)或幾個(gè)特殊字符開始，例如，F(xiàn)場(chǎng)=01111110B。但在信息幀的其他位置

28、，完全可能出現(xiàn)這些特殊字符，為了防止接收方把這些特殊字符誤認(rèn)為幀的開始，發(fā)送方采用了“0位插入技術(shù)，相應(yīng)地，接收方采用“0位刪除技術(shù)。發(fā)送方的0位插入：除了起始字符外，當(dāng)連續(xù)出現(xiàn)5個(gè)1時(shí)，發(fā)送方自動(dòng)插入一個(gè)0。使得在整個(gè)信息幀中，只有起始字符含有連續(xù)的6個(gè)1。接收方的“0位刪除技術(shù)：接收方收到連續(xù)6個(gè)1，作為幀的起始，把連續(xù)出現(xiàn)5個(gè)1后的0自動(dòng)刪除。5、同步通信的“字節(jié)填充技術(shù)設(shè)需要傳送的原始信息幀為：SOTDATAEOT字節(jié)填充技術(shù)采用字符替換方式，使信息幀的DATA中不出現(xiàn)起始字符SOT和結(jié)束字符EOT。 設(shè)按下表方式進(jìn)行替換：DATA中的原字符替換為SOTESC XEOTESC YESC

29、ESC Z其中，ESC=1AH，X、Y、Z可指定為任意字符除SOT、EOT、ESC外。發(fā)送方按約定方式對(duì)需要發(fā)送的原始幀進(jìn)行替換，并把替換后的新的幀發(fā)送給接收方。例如下圖：接收方按約定方式進(jìn)行相反替換，可以獲得原始幀信息。6、異步通信和同步通信的比較1異步通信簡(jiǎn)單，雙方時(shí)鐘可允許一定誤差。同步通信較復(fù)雜，雙方時(shí)鐘的允許誤差較小。2異步通信只適用于點(diǎn) 點(diǎn)，同步通信可用于點(diǎn) 多。3通信效率：異步通信低，同步通信高。串口通訊網(wǎng)絡(luò)通信的數(shù)據(jù)包幀 在網(wǎng)絡(luò)通信中，“包Packet和 “幀F(xiàn)rame的概念相同，均指通信中的一個(gè)數(shù)據(jù)塊。對(duì)于具體某種通信網(wǎng)絡(luò)，一般使用術(shù)語“幀。一種網(wǎng)絡(luò)的幀格式可能與另一種網(wǎng)絡(luò)不

30、同，通常使用術(shù)語“包來指一般意義的幀。串行通信的數(shù)據(jù)格式有面向字符型的數(shù)據(jù)格式，如單同步、雙同步、外同步；也有面向比特型的數(shù)據(jù)格式，這以幀為單位傳輸，每幀由六個(gè)局部組成，分別是標(biāo)志區(qū)、地址區(qū)、控制區(qū)、信息區(qū)、幀校驗(yàn)區(qū)和標(biāo)志區(qū)。 串行通信協(xié)議屬于ISO國(guó)際參考標(biāo)準(zhǔn)的第三層，數(shù)據(jù)鏈路層。數(shù)據(jù)鏈路層必須使用物理層提供應(yīng)它的效勞。物理層所做的工作是接收個(gè)一個(gè)原始的比特流，并準(zhǔn)備把它交給目的地。不能保證這個(gè)比特流無過失。所接收的比特的數(shù)量也許少于，也許等于或多于所傳遞的比特的數(shù)量，它們具有不同的值。一直要上到數(shù)據(jù)鏈路層才能進(jìn)行檢測(cè)，如果需要的話，糾正錯(cuò)誤。對(duì)于數(shù)據(jù)層，通常的方法是把比特流分成離散的幀，并

31、對(duì)每一幀計(jì)算出校驗(yàn)和。當(dāng)一幀到達(dá)目的地后重新計(jì)算校驗(yàn)和時(shí)，如果新算出的校驗(yàn)和不同于幀中所包括的值，數(shù)據(jù)鏈路層就知道出現(xiàn)過失了，從而會(huì)采取措施處理過失即，丟棄壞幀，并發(fā)回一個(gè)過失報(bào)告。 數(shù)據(jù)鏈路層的任務(wù)是在兩個(gè)相鄰接點(diǎn)間的線路上無過失地傳送以幀為單位的數(shù)據(jù)。每一幀包括數(shù)據(jù)和必要的控制信息。人們發(fā)現(xiàn)，對(duì)于經(jīng)常產(chǎn)生誤碼的實(shí)際鏈路，只要加上適宜的控制規(guī)程，就可以使通信變?yōu)楸容^可靠的。如IBM公司推出了著名的體系結(jié)構(gòu)SNA,在SNA的數(shù)據(jù)鏈路規(guī)程采用了面向比特的規(guī)程SDLC，后來ISO把它修改后稱為HDLC，譯為高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制。在INTERNET中，用戶與ISPINTERNET效勞提供者之間的鏈路上使

32、用得最多的協(xié)議就是SLIP和PPP。 下面就簡(jiǎn)單介紹HDLC幀結(jié)構(gòu)以及PPP幀結(jié)構(gòu)： 1.HDLC的幀結(jié)構(gòu)： 從網(wǎng)絡(luò)層交下來的分組，變成為數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)。這就是圖1中的信息字段。信息字段的長(zhǎng)度沒有具體規(guī)定。數(shù)據(jù)鏈路層在信息字段的頭尾各加上24bit的控制信息，這樣就構(gòu)成了一個(gè)完整的幀。HDLC規(guī)定了一個(gè)幀的開頭即首部中的第一個(gè)字節(jié)和結(jié)尾即尾部中的最后一個(gè)字節(jié)各放入一個(gè)特殊的標(biāo)記，作為一個(gè)幀的邊界。這個(gè)標(biāo)記就叫做標(biāo)志字段F。標(biāo)志字段F為個(gè)連續(xù)加上兩邊各一個(gè)共位。地址字段A也是個(gè)比特，它一般被寫入次站的地址。幀校驗(yàn)序列FSC字共占位，采用CRC-CCITT生成多項(xiàng)式。控制字段功位，是最復(fù)雜的字段

33、,HDLC的許多重要功能都要靠控制字段來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)其前面兩個(gè)比特的取值，可將HDLC的許多幀劃分為三大類，即信息幀、監(jiān)督幀和無編號(hào)幀。 圖1 ：PPP幀格式和HDLC的相似，PPP幀的前3個(gè)字段和最后兩個(gè)字段和HDLC的格式是一樣的。PPP不是面向比特的，因而所有的PPP幀的長(zhǎng)度都是整數(shù)個(gè)字節(jié)。與HDLC不同的是多了一個(gè)2個(gè)字節(jié)的協(xié)議字段。當(dāng)協(xié)議字段為0X0021時(shí)，信息字段就是IIP數(shù)據(jù)報(bào)。假設(shè)為0XC021,那么信息字段是鏈路控制數(shù)據(jù)，而0X8021表示這是網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)。其結(jié)構(gòu)視圖如圖2所示。 圖2 串口通訊通信協(xié)議 所謂通信協(xié)議是指通信雙方的一種約定。約定包括對(duì)數(shù)據(jù)格式、同步方式、傳送速

34、度、傳送步驟、檢糾錯(cuò)方式以及控制字符定義等問題做出統(tǒng)一規(guī)定，通信雙方必須共同遵守。因此，也叫做通信控制規(guī)程，或稱傳輸控制規(guī)程，它屬于ISOS OSI七層參考模型中的數(shù)據(jù)鏈路層。目前，采用的通信協(xié)議有兩類：異步協(xié)議和同步協(xié)議。同步協(xié)議又有面向字符和面向比特以及面向字節(jié)計(jì)數(shù)三種。其中，面向字節(jié)計(jì)數(shù)的同步協(xié)議主要用于DEC公司的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中。一、物理接口標(biāo)準(zhǔn)1實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式化：因?yàn)閬碜訡PU的是普通的并行數(shù)據(jù)，所以，接口電路應(yīng)具有實(shí)現(xiàn)不同串行通信方式下的數(shù)據(jù)格式化的任務(wù)。在異步通信方式下，接口自動(dòng)生成起止式的幀數(shù)據(jù)格式。在面向字符的同步方式下，接口要在待傳送的數(shù)據(jù)塊前加上同步字符。2進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換：串

35、行傳送，數(shù)據(jù)是一位一位串行傳送的，而計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)是并行數(shù)據(jù)。所以當(dāng)數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)送至數(shù)據(jù)發(fā)送器時(shí)，首先把串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)才能送入計(jì)算機(jī)處理。因此串并轉(zhuǎn)換是串行接口電路的重要任務(wù)。3控制數(shù)據(jù)傳輸速率：串行通信接口電路應(yīng)具有對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率波特率進(jìn)行選擇和控制的能力。4進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)：在發(fā)送時(shí)接口電路對(duì)傳送的字符數(shù)據(jù)自動(dòng)生成奇偶校驗(yàn)位或其他校驗(yàn)碼。在接收時(shí)，接口電路檢查字符的奇偶校驗(yàn)或其他校驗(yàn)碼，確定是否發(fā)生傳送錯(cuò)誤。5進(jìn)行TTL與EIA電平轉(zhuǎn)換：CPU和終端均采用TTL電平及正邏輯，它們與EIA采用的電平及負(fù)邏輯不兼容，需在接口電路中進(jìn)行轉(zhuǎn)換。6提供EIA-RS-232C接口標(biāo)準(zhǔn)所要求的信號(hào)線：

36、遠(yuǎn)距離通信采用MODEM時(shí)，需要9根信號(hào)線；近距離零MODEM方式，只需要3根信號(hào)線。這些信號(hào)線由接口電路提供，以便與MODEM或終端進(jìn)行聯(lián)絡(luò)與控制。2、串行通信接口電路的組成為了完成上述串行接口的任務(wù)，串行通信接口電路一般由可編程的串行接口芯片、波特率發(fā)生器、EIA與TTL電平轉(zhuǎn)換器以及地址譯碼電路組成。其中，串行接口芯片，隨著大規(guī)模繼承電路技術(shù)的開展，通用的同步(USRT)和異步UART接口芯片種類越來越多，如下表所示。它們的根本功能是類似的，都能實(shí)現(xiàn)上面提出的串行通信接口根本任務(wù)的大局部工作，且都是可編程的。才用這些芯片作為串行通信接口電路的核心芯片，會(huì)使電路結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。芯片同步(US

37、RT)異步(UART)起止式傳輸速率b/s面向字符HDLC同步異步INS825056KMC68501MMC6852MC6854Int8251A64KInt827364KZ-80 SIO800K為使計(jì)算機(jī)、 以及其他通信設(shè)備互相溝通，現(xiàn)在，已經(jīng)對(duì)串行通信建立了幾個(gè)一致的概念和標(biāo)準(zhǔn)，這些概念和標(biāo)準(zhǔn)屬于三個(gè)方面：傳輸率，電特性，信號(hào)名稱和接口標(biāo)準(zhǔn)。1、傳輸率：所謂傳輸率就是指每秒傳輸多少位，傳輸率也常叫波特率。國(guó)際上規(guī)定了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)波特率系列，標(biāo)準(zhǔn)波特率也是最常用的波特率，標(biāo)準(zhǔn)波特率系列為110、300、600、1200、4800、9600和19200。大多數(shù)CRT終端都能夠按110到9600范圍中的

38、任何一種波特率工作。打印機(jī)由于機(jī)械速度比較慢而使傳輸波特率受到限制，所以，一般的串行打印機(jī)工作在110波特率，點(diǎn)針式打印機(jī)由于其內(nèi)部有較大的行緩沖區(qū)，所以可以按高達(dá)2400波特的速度接收打印信息。大多數(shù)接口的接收波特率和發(fā)送波特率可以分別設(shè)置，而且，可以通過編程來指定。2、RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)：RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)對(duì)兩個(gè)方面作了規(guī)定，即信號(hào)電平標(biāo)準(zhǔn)和控制信號(hào)線的定義。RS-232C采用負(fù)邏輯規(guī)定邏輯電平，信號(hào)電平與通常的TTL電平也不兼容，RS-232-C將-5V-15V規(guī)定為“1，+5V+15V規(guī)定為“0。圖1是TTL標(biāo)準(zhǔn)和RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)之間的電平轉(zhuǎn)換。圖1二、軟件協(xié)議圖21OSI協(xié)議

39、OSI七層參考模型不是通訊標(biāo)準(zhǔn)，它只給出一個(gè)不會(huì)由于技術(shù)開展而必須修改的穩(wěn)定模型，使有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議能在模型定義的范圍內(nèi)開發(fā)和相互配合。一般的通訊協(xié)議只符合OSI七層模型的某幾層，如： EIA-RS-232-C：實(shí)現(xiàn)了物理層。 IBM的SDLC同步數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程：數(shù)據(jù)鏈路層。ANSI的ADCCP先進(jìn)數(shù)據(jù)通訊規(guī)程：數(shù)據(jù)鏈路層IBM的BSC二進(jìn)制同步通訊協(xié)議：數(shù)據(jù)鏈路層。應(yīng)用層的電子郵件協(xié)議SMTP只負(fù)責(zé)寄信、POP3只負(fù)責(zé)收信。2TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)了五層協(xié)議。1物理層：對(duì)應(yīng)OSI的物理層。2網(wǎng)絡(luò)接口層：類似于OSI的數(shù)據(jù)鏈路層。3Internet層：OSI模型在Internet網(wǎng)使用前提出，未

40、考慮網(wǎng)間連接。4傳輸層：對(duì)應(yīng)OSI的傳輸層。5應(yīng)用層：對(duì)應(yīng)OSI的表示層和應(yīng)用層。串行通信協(xié)議分同步協(xié)議和異步協(xié)議。1異步通信協(xié)議的實(shí)例起止式異步協(xié)議圖3特點(diǎn)與格式：起止式異步協(xié)議的特點(diǎn)是一個(gè)字符一個(gè)字符傳輸，并且傳送一個(gè)字符總是以起始位開始，以停止位結(jié)束，字符之間沒有固定的時(shí)間間隔要求。其格式如圖3所示。每一個(gè)字符的前面都有一位起始位低電平，邏輯值0，字符本身有57位數(shù)據(jù)位組成，接著字符后面是一位校驗(yàn)位也可以沒有校驗(yàn)位，最后是一位，或意味半，或二位停止位，停止位后面是不定長(zhǎng)度的空閑位。停止位和空閑位都規(guī)定為高電平邏輯值，這樣就保證起始位開始處一定有一個(gè)下跳沿。從圖中可以看出，這種格式是靠起始

41、位和停止位來實(shí)現(xiàn)字符的界定或同步的，故稱為起始式協(xié)議。傳送時(shí)，數(shù)據(jù)的低位在前，高位在后，圖4表示了傳送一個(gè)字符E的ASCAII碼的波形1010001。當(dāng)把它的最低有效位寫到右邊時(shí)，就是E的ASCII碼1000101=45H。圖4起止位的作用：起始位實(shí)際上是作為聯(lián)絡(luò)信號(hào)附加進(jìn)來的，當(dāng)它變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，告訴收方傳送開始。它的到來，表示下面接著是數(shù)據(jù)位來了，要準(zhǔn)備接收。而停止位標(biāo)志一個(gè)字符的結(jié)束，它的出現(xiàn)，表示一個(gè)字符傳送完畢。這樣就為通信雙方提供了何時(shí)開始收發(fā)，何時(shí)結(jié)束的標(biāo)志。傳送開始前，發(fā)收雙方把所采用的起止式格式包括字符的數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度，停止位位數(shù)，有無校驗(yàn)位以及是奇校驗(yàn)還是偶校驗(yàn)等和數(shù)據(jù)傳輸速率作

42、統(tǒng)一規(guī)定。傳送開始后，接收設(shè)備不斷地檢測(cè)傳輸線，看是否有起始位到來。當(dāng)收到一系列的“1停止位或空閑位之后，檢測(cè)到一個(gè)下跳沿，說明起始位出現(xiàn)，起始位經(jīng)確認(rèn)后，就開始接收所規(guī)定的數(shù)據(jù)位和奇偶校驗(yàn)位以及停止位。經(jīng)過處理將停止位去掉，把數(shù)據(jù)位拼裝成一個(gè)并行字節(jié)，并且經(jīng)校驗(yàn)后，無奇偶錯(cuò)才算正確的接收一個(gè)字符。一個(gè)字符接收完畢，接收設(shè)備有繼續(xù)測(cè)試傳輸線，監(jiān)視“0電平的到來和下一個(gè)字符的開始，直到全部數(shù)據(jù)傳送完畢。由上述工作過程可看到，異步通信是按字符傳輸?shù)?，每傳輸一個(gè)字符，就用起始位來通知收方，以此來重新核對(duì)收發(fā)雙方同步。假設(shè)接收設(shè)備和發(fā)送設(shè)備兩者的時(shí)鐘頻率略有偏差，這也不會(huì)因偏差的累積而導(dǎo)致錯(cuò)位，加之字

43、符之間的空閑位也為這種偏差提供一種緩沖，所以異步串行通信的可靠性高。但由于要在每個(gè)字符的前后加上起始位和停止位這樣一些附加位，使得傳輸效率變低了，只有約80%。因此，起止協(xié)議一般用在數(shù)據(jù)速率較慢的場(chǎng)合小于19.2kbit/s。在高速傳送時(shí)，一般要采用同步協(xié)議。2面向字符的同步協(xié)議特點(diǎn)與格式：這種協(xié)議的典型代表是IBM公司的二進(jìn)制同步通信協(xié)議(BSC。它的特點(diǎn)是一次傳送由假設(shè)干個(gè)字符組成的數(shù)據(jù)塊，而不是只傳送一個(gè)字符，并規(guī)定了10個(gè)字符作為這個(gè)數(shù)據(jù)塊的開頭與結(jié)束標(biāo)志以及整個(gè)傳輸過程的控制信息，它們也叫做通信控制字。由于被傳送的數(shù)據(jù)塊是由字符組成，故被稱作面向字符的協(xié)議。特定字符控制字符的定義：由

44、上面的格式可以看出，數(shù)據(jù)塊的前后都加了幾個(gè)特定字符。SYN是同步字符(synchronous Character，每一幀開始處都有SYN，加一個(gè)SYN的稱單同步，加兩個(gè)SYN的稱雙同步設(shè)置同步字符是起聯(lián)絡(luò)作用,傳送數(shù)據(jù)時(shí),接收端不斷檢測(cè),一旦出現(xiàn)同步字符,就知道是一幀開始了。接著的SOH是序始字符Start Of Header，它表示標(biāo)題的開始。標(biāo)題中包括院地址、目的地址和路由指示等信息。STX是文始字符(Start Of Text，它標(biāo)志著傳送的正文數(shù)據(jù)塊開始。數(shù)據(jù)塊就是被傳送的正文內(nèi)容，由多個(gè)字符組成。數(shù)據(jù)塊后面是組終字符ETBEnd Of Transmission Block或文終字符E

45、TX(End Of Text)，其中ETB用在正文很長(zhǎng)、需要分成假設(shè)干個(gè)分?jǐn)?shù)據(jù)塊、分別在不同幀中發(fā)送的場(chǎng)合，這時(shí)在每個(gè)分?jǐn)?shù)據(jù)塊后面用文終字符ETX。一幀的最后是校驗(yàn)碼，它對(duì)從SOH開始到ETX或ETB字段進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)方式可以是縱橫奇偶校驗(yàn)或CRC。另外，在面向字符協(xié)議中還采用了一些其他通信控制字，它們的名稱如下表所示：名 稱ASCIIEBCDIC序始(SOH)000000100000001文始STX)000001000000010組終(ETB)001011100100110文終ETX)000001100000011同步(SYN)001011000110010送畢(EOT)0000100001

46、10111詢問(ENQ)000010100101101確認(rèn)(ACK)000011000101110否認(rèn)NAK)001010100111101轉(zhuǎn)義(DLE)001000000010000數(shù)據(jù)透明的實(shí)現(xiàn)：面向字符的同步協(xié)議，不象異步起止協(xié)議那樣，需要在每個(gè)字符前后附加起始和停止位，因此，傳輸效率提高了。同時(shí)，由于采用了一些傳輸控制字，故增強(qiáng)了通信控制能力和校驗(yàn)功能。但也存在一些問題，例如，如何區(qū)別數(shù)據(jù)字符代碼和特定字符代碼的問題，因?yàn)樵跀?shù)據(jù)塊中完全有可能出現(xiàn)與特定字符代碼相同的數(shù)據(jù)字符，這就會(huì)發(fā)生誤解。比方正文有個(gè)與文終字符ETX的代碼相同的數(shù)據(jù)字符，接收端就不會(huì)把它當(dāng)作為普通數(shù)據(jù)處理，而誤認(rèn)為是

47、正文結(jié)束，因而產(chǎn)生過失。因此，協(xié)議應(yīng)具有將特定字符作為普通數(shù)據(jù)處理的能力，這種能力叫做“數(shù)據(jù)透明。為此，協(xié)議中設(shè)置了轉(zhuǎn)移字符DLE(Data Link Escape)。當(dāng)把一個(gè)特定字符看成數(shù)據(jù)時(shí)，在它前面要加一個(gè)DLE，這樣接收器收到一個(gè)DLE就可預(yù)知下一個(gè)字符是數(shù)據(jù)字符，而不會(huì)把它當(dāng)作控制字符來處理了。DLE本身也是特定字符，當(dāng)它出現(xiàn)在數(shù)據(jù)塊中時(shí)，也要在它前面加上另一個(gè)DLE。這種方法叫字符填充。字符填充實(shí)現(xiàn)起來相當(dāng)麻煩，且依賴于字符的編碼。正是由于以上的缺點(diǎn)，故又產(chǎn)生了新的面向比特的同步協(xié)議。3面向比特的同步協(xié)議特點(diǎn)與格式：面向比特的協(xié)議中最具有代表性的是IBM的同步數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程SDL

48、CSynchronous Data Link Control),國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO(International Standard Organization的高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程HDLCHigh Level Data link Control),美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(Americal National Standard Institute)的先進(jìn)數(shù)據(jù)通信規(guī)程ADCCP(Advanced Data Communication Control Procedure)。這些協(xié)議的特點(diǎn)是所傳輸?shù)囊粠瑪?shù)據(jù)可以是任意位，而且它是靠約定的位組合模式，而不是靠特定字符來標(biāo)志幀的開始和結(jié)束，故稱“面向比特的協(xié)議。這中

49、協(xié)議的一般幀格式如圖5所示：圖5幀信息的分段：由圖5可見，SDLC/HDLC的一幀信息包括以下幾個(gè)場(chǎng)(Filed，所有場(chǎng)都是從有效位開始傳送。1SDLC/HDLC標(biāo)志字符：SDLC/HDLC協(xié)議規(guī)定，所有信息傳輸必須以一個(gè)標(biāo)志字符開始，且以同一個(gè)字符結(jié)束。這個(gè)標(biāo)志字符是01111110，稱標(biāo)志場(chǎng)(F)。從開始標(biāo)志到結(jié)束標(biāo)志之間構(gòu)成一個(gè)完整的信息單位，稱為一幀(Frame)。所有的信息是以幀的形傳輸?shù)模鴺?biāo)志字符提供了每一幀的邊界。接收端可以通過搜索“01111110來探知幀的開頭和結(jié)束，以此建立幀同步。2地址場(chǎng)和控制場(chǎng)：在標(biāo)志場(chǎng)之后，可以有一個(gè)地址場(chǎng)A(Address和一個(gè)控制場(chǎng)C(Contr

50、ol)。地址場(chǎng)用來規(guī)定與之通信的次站的地址?？刂茍?chǎng)可規(guī)定假設(shè)干個(gè)命令。SDLC規(guī)定A場(chǎng)和C場(chǎng)的寬度為8位或16位。接收方必須檢查每個(gè)地址字節(jié)的第一位，如果為“0，那么后面跟著另一個(gè)地址字節(jié)；假設(shè)為“1，那么該字節(jié)就是最后一個(gè)地址字節(jié)。同理，如果控制場(chǎng)第一個(gè)字節(jié)的第一位為為“0，那么還有第二個(gè)控制場(chǎng)字節(jié)，否那么就只有一個(gè)字節(jié)。3信息場(chǎng)：跟在控制場(chǎng)之后的是信息場(chǎng)I(Information)。I場(chǎng)包含有要傳送的數(shù)據(jù)，并不是每一幀都必須有信息場(chǎng)。即數(shù)據(jù)場(chǎng)可以為0，當(dāng)它為0時(shí)，那么這一幀主要是控制命令。4幀校驗(yàn)信息：緊跟在信息場(chǎng)之后的是兩字節(jié)的爭(zhēng)校驗(yàn)，幀校驗(yàn)場(chǎng)稱為FC(Frame Check)場(chǎng)或稱為幀

51、校驗(yàn)序列FCS(Frame check Squence)。SDLC/HDLC均采用16位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼CRCCyclic Redundancy Code)。除了標(biāo)志場(chǎng)和自動(dòng)插入的“0以外，所有的信息都參加CRC計(jì)算。實(shí)際應(yīng)用時(shí)的兩個(gè)技術(shù)問題：1“0位插入/刪除：如上所述，SDLC/HDLC協(xié)議規(guī)定以01111110為標(biāo)志字節(jié)，但在信息場(chǎng)中也完全有可能有同一種模式的字符，為了把它與標(biāo)志區(qū)分開來，所以采取了“0位插入和刪除技術(shù)。具體作法是發(fā)送端在發(fā)送所有信息除標(biāo)志字節(jié)外時(shí)，只要遇到連續(xù)5個(gè)“1，就自動(dòng)插入一個(gè)“0，當(dāng)接收端在接收數(shù)據(jù)時(shí)除標(biāo)志字節(jié)如果連續(xù)收到5個(gè)“1，就自動(dòng)將其后的一個(gè)“0刪除是，以

52、恢復(fù)信息的原有形式。這種“0位的插入和刪除過程是由硬件自動(dòng)完成的。2SDLC/HDLC異常結(jié)束：假設(shè)在發(fā)送過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，那么SDLC/HDLC協(xié)議常用異常結(jié)束(Abort)字符，或稱為失效序列使本幀作廢。在HDLC規(guī)程中，7個(gè)連續(xù)的“1被作為失效字符，而在SDLC中失效字符是8個(gè)連續(xù)的“1。當(dāng)然在試銷序列中不使用“0位插入/刪除技術(shù)。SDLC/HDLC協(xié)議規(guī)定，在一幀之內(nèi)不允許出現(xiàn)數(shù)據(jù)間隔。在兩幀之間，發(fā)送器可以連續(xù)輸出標(biāo)志字符序列，也可以輸出連續(xù)的高電平，它被稱為空閑Idle信號(hào)。有關(guān)RS232和RS485接口的問答 來自 HYPERLINK :/ chinakong 中國(guó)工控網(wǎng)什么是RS

53、-232-C接口？采用RS-232-C接口有何特點(diǎn)？傳輸電纜長(zhǎng)度如何考慮？ 答： 計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)與終端之間的數(shù)據(jù)傳送可以采用串行通訊和并行通訊二種方式。由于串行通訊方式具有使用線路少、本錢低，特別是在遠(yuǎn)程傳輸時(shí)，防止了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。 在串行通訊時(shí)，要求通訊雙方都采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同 的設(shè)備可以方便地連接起來進(jìn)行通訊。 RS-232-C接口又稱 EIA RS-232-C是目前最常用的一種串行通訊接口。它是在1970年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、 調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo) 準(zhǔn)。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備

54、DCE之間 串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個(gè)25個(gè)腳的 DB25連接器，對(duì)連接器的每個(gè)引腳的信號(hào)內(nèi)容加以規(guī)定，還對(duì)各種信 號(hào)的電平加以規(guī)定。 1接口的信號(hào)內(nèi)容 實(shí)際上RS-232-C的25條引線中有許多是很少使用的，在計(jì)算機(jī)與終端通訊中一般只使用3-9條引線。RS-232-C最常用的9條引線的信號(hào)內(nèi)容見附表1所示 2接口的電氣特性 在RS-232-C中任何一條信號(hào)線的電壓均為負(fù)邏輯關(guān)系。即：邏 輯“1，-5 -15V；邏輯“0 +5 +15V 。噪聲容限為2V。即 要求接收器能識(shí)別低至+3V的信號(hào)作為邏輯“0，高到-3V的信號(hào) 作為邏輯“1 附表1 引腳序號(hào)信號(hào)名稱符號(hào)流向功能

55、2發(fā)送數(shù)據(jù)TXDDTEDCEDTE發(fā)送串行數(shù)據(jù)3接收數(shù)據(jù)RXDDTEDCEDTE接收串行數(shù)據(jù)4請(qǐng)求發(fā)送RTSDTEDCEDTE請(qǐng)求DCE將線路切換到發(fā)送方式5允許發(fā)送CTSDTEDCEDCE告訴DTE線路已接通可以發(fā)送數(shù)據(jù)6數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好DSRDTEDCEDCE準(zhǔn)備好7信號(hào)地信號(hào)公共地8載波檢測(cè)DCDDTEDCE表示DCE接收到遠(yuǎn)程載波20數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好DTRDTEDCEDTE準(zhǔn)備好22振鈴指示RIDTEDCE表示DCE與線路接通,出現(xiàn)振鈴 (3) 接口的物理結(jié)構(gòu) RS-232-C接口連接器一般使用型號(hào)為DB-25的25芯插頭座,通常插頭在DCE端,插座在DTE端. 一些設(shè)備與PC機(jī)連接的RS

56、-232-C接口,因?yàn)椴皇褂脤?duì)方的傳送控制信號(hào),只需三條接口線,即“發(fā)送數(shù)據(jù)、“接收數(shù)據(jù)和“信號(hào)地。所以采用DB-9的9芯插頭座，傳輸線采用屏蔽雙絞線。 4傳輸電纜長(zhǎng)度 由RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在碼元畸變小于4%的情況下，傳輸電纜長(zhǎng)度應(yīng)為50英尺，其實(shí)這個(gè)4%的碼元畸變是很保守的，在實(shí)際應(yīng)用中，約有99%的用戶是按碼元畸變10-20%的范圍工作的，所以實(shí)際使用中最大距離會(huì)遠(yuǎn)超過50英尺，美國(guó)DEC公司曾規(guī)定允許碼元畸變?yōu)?0%而得出附表2 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。其中1號(hào)電纜為屏蔽電纜，型號(hào)為DECP.NO.9107723 內(nèi)有三對(duì)雙絞線，每對(duì)由22# AWG 組成，其外覆以屏蔽網(wǎng)。2號(hào)電纜為不帶屏蔽的電

57、纜。型號(hào)為DECP.NO.9105856-04是22#AWG的四芯電纜。 附表2 DEC 公司的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 波特率1 號(hào)電纜傳輸距離英尺2 號(hào)電纜傳輸距離英尺110500030003005000300012003000300024001000500480010002509600250250 2. 什么是RS-485接口？它比RS-232-C接口相比有何特點(diǎn)？答： 由于RS-232-C接口標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)較早，難免有缺乏之處，主要有以下四點(diǎn)： 1 接口的信號(hào)電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因?yàn)榕cTTL 電平不兼容故需使用電平轉(zhuǎn)換電路方能與TTL電路連接。 2 傳輸速率較低，在異步傳輸時(shí)，波特率為20K

58、bps。 3 接口使用一根信號(hào)線和一根信號(hào)返回線而構(gòu)成共地的傳輸形式， 這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。 4 傳輸距離有限，最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為50英尺，實(shí)際上也只能 用在50米左右。 針對(duì)RS-232-C的缺乏，于是就不斷出現(xiàn)了一些新的接口標(biāo)準(zhǔn)，RS-485就是其中之一，它具有以下特點(diǎn)： 1. RS-485的電氣特性：邏輯“1以兩線間的電壓差為+26 V表示；邏輯“0以兩線間的電壓差為-26V表示。接口信號(hào)電平比RS-232-C降低了，就不易損壞接口電路的芯片， 且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL 電路連接。 2. RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps 3.

59、RS-485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好。 4. RS-485接口的最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為4000英尺，實(shí)際上可達(dá) 3000米，另外RS-232-C接口在總線上只允許連接1個(gè)收發(fā)器， 即單站能力。而RS-485接口在總線上是允許連接多達(dá)128個(gè)收發(fā)器。即具有多站能力,這樣用戶可以利用單一的RS-485接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。 因RS-485接口具有良好的抗噪聲干擾性，長(zhǎng)的傳輸距離和多站能力等上述優(yōu)點(diǎn)就使其成為首選的串行接口。 因?yàn)镽S485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)，一般只需二根連線，所以RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。 RS485接口連接器采用DB

60、-9的9芯插頭座，與智能終端RS485接口采用DB-9孔，與鍵盤連接的鍵盤接口RS485采用DB-9針。3. 采用RS485接口時(shí)，傳輸電纜的長(zhǎng)度如何考慮？ 答： 在使用RS485接口時(shí)，對(duì)于特定的傳輸線經(jīng)，從發(fā)生器到負(fù)載其數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸所允許的最大電纜長(zhǎng)度是數(shù)據(jù)信號(hào)速率的函數(shù)，這個(gè) 長(zhǎng)度數(shù)據(jù)主要是受信號(hào)失真及噪聲等影響所限制。以下圖所示的最大電纜長(zhǎng)度與信號(hào)速率的關(guān)系曲線是使用24AWG銅芯雙絞 電纜線 徑為0.51mm，線間旁路電容為52.5PF/M，終端負(fù)載電阻為100歐 時(shí)所得出。曲線引自GB11014-89附錄A。由圖中可知，當(dāng)數(shù)據(jù)信 號(hào)速率降低到90Kbit/S以下時(shí)，假定最大允許的信