串行通信介紹

串口通信基本概念1并行傳送方式以字長(zhǎng)為單位進(jìn)行傳送，用多根線一次傳送多位數(shù)據(jù)。特點(diǎn)：傳送速度快。但使用信號(hào)線多，成本高；且信號(hào)線間電容會(huì)引起串?dāng)_，不適合遠(yuǎn)距離傳送。一般用于外設(shè)與微機(jī)間近距離、大量和快速的傳輸。串行傳送方式通過(guò)一根線一位一位順序傳輸數(shù)據(jù)。缺點(diǎn)：速度慢。但傳輸線少，成本低。適合于遠(yuǎn)距離、低速率的數(shù)據(jù)傳輸。

(1)串行通信的數(shù)據(jù)傳送方式單工方式

只允許在一個(gè)方向上傳送數(shù)據(jù)。半雙工方式雙方均具備發(fā)送、接收能力，但同一時(shí)刻只能進(jìn)行一個(gè)方向的傳送。全雙工方式收發(fā)雙方可同時(shí)進(jìn)行雙向的數(shù)據(jù)傳送。2TRRTTTRRTR

(2)通信速率比特率與波特率比特率：每秒傳送的二進(jìn)制位數(shù)，單位：bit/s。波特率：每秒傳送的Ｎ進(jìn)制位數(shù)，單位：baud/s。兩者的關(guān)系：比特率＝波特率×log2N。例：傳16進(jìn)制數(shù)時(shí)，比特率=4×波特率。計(jì)算機(jī)內(nèi)部均采用二進(jìn)制，故比特率＝波特率。3【例8-1】某通信系統(tǒng)每秒傳輸120個(gè)字符，每個(gè)字符包含10位二進(jìn)制數(shù)，計(jì)算其比特率。

解：比特率為120×10＝1200bit/s。收/發(fā)時(shí)鐘與波特率因子串行通信時(shí)，收發(fā)雙方需用時(shí)鐘信號(hào)來(lái)進(jìn)行同步。收/發(fā)時(shí)鐘直接決定了通信線路上的數(shù)據(jù)傳輸速率。一般地，發(fā)送端在發(fā)送時(shí)鐘TxClk的下降沿使送入移位寄存器的數(shù)據(jù)串行移位輸出。接收端在接收時(shí)鐘RxClk的上升沿將傳輸線上的數(shù)據(jù)逐位打入移位寄存器。4國(guó)際上規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)的波特率系列，常用的標(biāo)準(zhǔn)值為110、300、600、2400、4800、9600和19200波特。為提高抗干擾能力，往往用多個(gè)時(shí)鐘來(lái)調(diào)制一位二進(jìn)制數(shù)。調(diào)制一位二進(jìn)制數(shù)的時(shí)鐘個(gè)數(shù)稱為波特因子（Factor）。收/發(fā)時(shí)鐘頻率TxCLK/RxCLK與波特率Baud的關(guān)系為：TxCLK/RxCLK=Factor×Baud.一般Factor取1,16,32或64。異步通信時(shí)常取Factor=16；同步通信則必須取Factor=1。5

(3)信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)原因：數(shù)字信號(hào)包含豐富的頻率成分，直接在線路上傳輸時(shí)會(huì)嚴(yán)重衰減，從而使得信號(hào)在接收端產(chǎn)生嚴(yán)重畸變和失真。解決辦法：發(fā)送方使用調(diào)制器

(Modulator)，把要傳送的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合在線路上傳輸?shù)哪M信號(hào)。接收方則使用解調(diào)器(Demodulator)將模擬信號(hào)還原為數(shù)字信號(hào)。雙工和半雙工通信設(shè)備，既要發(fā)送數(shù)據(jù)又要接收數(shù)據(jù)，故可將調(diào)制器和解調(diào)器做在一起，形成調(diào)制解調(diào)器(Modem)。67

串口通信協(xié)議8通信協(xié)議：為使通信能順利進(jìn)行，數(shù)據(jù)收發(fā)雙方必須共同遵守的通信規(guī)程，稱為通信協(xié)議。通信協(xié)議的基本內(nèi)容：波特率：雙方約定的數(shù)據(jù)收/發(fā)速率。數(shù)據(jù)格式：雙方約定的幀格式及控制信息的定義等。幀同步：接收方獲知一批數(shù)據(jù)開(kāi)始和結(jié)束的方法。位同步：接收方從數(shù)據(jù)流中正確采樣到每位數(shù)據(jù)的方法。差錯(cuò)校驗(yàn)方式：接收方判斷收到數(shù)據(jù)正確性的方法。串行通信協(xié)議的分類：異步串行通信協(xié)議同步串行通信協(xié)議

(1)異步串行通信協(xié)議特點(diǎn)以字符為單位進(jìn)行信息傳送。字符間異步，字符內(nèi)各位之間同步。字符與字符之間沒(méi)有嚴(yán)格的定時(shí)要求，可在任意時(shí)間出現(xiàn)在字符流中。一旦開(kāi)始傳輸一個(gè)字符，收發(fā)雙方必須按照約定的速率，在時(shí)鐘的作用下，一位一位地進(jìn)行同步傳輸。幀格式數(shù)據(jù)格式包括：同步信息（數(shù)據(jù)的開(kāi)始與結(jié)束）、數(shù)據(jù)信息和校驗(yàn)信息。9采用極性相反的起始位和停止位提供準(zhǔn)確的時(shí)間基準(zhǔn)。一次傳送1個(gè)字符。具有信息校驗(yàn)，可靠性高。傳輸速率較慢，效率低（約80%）。一般用于數(shù)據(jù)量較小、傳輸率較低的場(chǎng)合。10可為多位起止式的異步串行通信【例6-1】異步傳輸ASCII碼，每個(gè)字符7位，如果數(shù)據(jù)傳輸速率為240字符/秒，使用1位奇偶校驗(yàn)位和1位停止位，問(wèn)：(1)波特率為多少？(2)有效數(shù)據(jù)位傳輸率是多少？(3)傳輸效率是多少？

解題分析：

(1)波特率：(1+7+1+1)×240=2400baud/s(2)有效數(shù)據(jù)位傳輸率：7×240=1680baud/s(3)傳輸效率是：1680/2400=70%(7/10=70%)11【例6-2】某計(jì)算機(jī)采用異步串行通信方式，數(shù)據(jù)格式為：8位數(shù)據(jù)位，奇校驗(yàn)，2位停止位。試畫出傳送字符“B”時(shí)通信線路上的波形。解題分析：字符B的ASCII碼為10000010，按照先低位后高位的順序傳送01000001。前面加1位起始位“0”，后加奇校驗(yàn)位“1”，再加2位停止位“11”。12

(2)同步串行通信協(xié)議特點(diǎn)字符與字符間同步，字符內(nèi)各位之間也同步。不使用起始位和停止位來(lái)標(biāo)識(shí)字符的開(kāi)始和結(jié)束，而是用一串特定的二進(jìn)制序列（同步字符），來(lái)通知接收方串行數(shù)據(jù)的第一位何時(shí)到達(dá)。傳輸效率高，速度快，但其技術(shù)復(fù)雜，硬件開(kāi)銷大。一般用于高速數(shù)據(jù)傳輸場(chǎng)合。分類面向字符的同步通信：一幀數(shù)據(jù)由若干個(gè)字符組成。面向比特的同步通信：一幀數(shù)據(jù)由任意位bit組成，主要用于二進(jìn)制的傳輸。13面向字符的同步通信數(shù)據(jù)塊由字符組成，字符連續(xù)，其間不留空隙。要求收發(fā)雙方時(shí)鐘完全同頻同相，不能有一點(diǎn)誤差。近距離傳送時(shí)，可在傳輸線上增加一條時(shí)鐘線，以確保收發(fā)雙方使用同一時(shí)鐘。遠(yuǎn)距離傳送時(shí)，可通過(guò)Modem從數(shù)據(jù)流中提取同步信號(hào)。14分類根據(jù)對(duì)同步信號(hào)的檢測(cè)方式，可分為：內(nèi)同步：對(duì)同步信號(hào)的檢測(cè)和同步控制在串行接口芯片內(nèi)部進(jìn)行。單同步：只有一個(gè)字節(jié)的同步字符。雙同步：有兩個(gè)字節(jié)的同步字符。外同步：對(duì)同步信號(hào)的檢測(cè)在串行接口芯片的外部進(jìn)行。當(dāng)外部硬件電路檢測(cè)到同步字符時(shí)，向串行接口發(fā)一個(gè)同步信號(hào)SYNC。串行接口收到同步信號(hào)后，立即開(kāi)始接