微機原理 第九章-串行通信接口技術

《微機原理與接口技術》主講：田娟

信息工程學院電子信息教研室郵箱：jtian@電話9章串行通信接口技術9.1串行通信概述9.2串行接口芯片16550（自學）9.316550的應用舉例（自學）§9.1串行通信概述

9.1.1串行通信基本概念

通信的定義：系統與外設之間的信息交換過程。

通信的分類：根據系統與外設之間的連線結構和數據發送方式的不同

并行通信：指在傳送數據過程中，將數據按字或字節同時傳送。

串行通信：指在傳送數據過程中，將數據一位一位順序地傳送。串行通信與并行通信的比較：

并行通信：傳輸速度快，但需要的傳輸線多，對于遠距離通信來說很不經濟，因此并行通信主要適用于短距離、高速通信的場合。

串行通信：數據傳輸速度較慢，但需要的傳輸線少。因此，串行通信成本低，適用于遠距離、對速度要求不高的場合。§9.1串行通信概述

9.1.2串行通信基本方式串行通信可分為異步傳送和同步傳送兩種方式。異步傳送方式采用每個字符都按照一個獨立的整體進行發送，字符的間隔時間可以任意變化，即每個字符作為獨立的信息單位（幀），可以隨機地出現在數據流中。所謂“異步”，就是指通信時兩個字符之間的間隔事先不能確定，也沒有嚴格的定時要求。異步傳送方式異步傳送方式規定字符由起始位、數據位、奇偶校驗位和停止位組成。一個字符一個字符地傳輸，每個字符一位一位地傳輸，并且傳輸一個字符時，總是以“起始位”開始，以“停止位”結束，字符之間沒有固定的時間間隔要求。每一個字符的前面都有一位起始位（表示一個字符的開始），接收方可以用起始位使自已的接收時鐘與數據同步，字符本身由5-7位數據位組成，接著字符后面是一位校驗位（也可以沒有校驗位），最后是一位或一位半或二位停止位，停止位后面是不定長的空閑位。如圖9-2所示。圖9-2異步串行通信格式在異步傳送中，CPU與外部設備之間的通信遵循以下規定：

字符格式字符格式是指字符的編碼形式及其規定。例如，規定每個串行字符由4個部分組成：1個起始位、5～8個數據位、1個奇偶校驗位以及1～2個停止位。

傳輸速率傳輸速率是指每秒鐘傳送的二進制位數，通常稱為波特率（BandRate）。國際上規定了標準波特率系列，最常用的標準波特率是：110、300、600、1200、l800、2400、4800、9600、115200/19200波特等。小結小結----異步傳送的規則

字符速率字符速率是指每秒鐘傳送的字符數，它與波特率是兩個相關但表達的意義不相同的概念。例如，若異步通信的數據格式由1位起始位、8位數據位、1位奇偶校驗位、2位停止位組成，波特率為9600b/s，則每秒鐘能夠最多傳送9600/(1+8+1+2)＝800個字符。

小結小結----異步傳送的規則（續）【例9-1】異步傳輸8位ASCII碼，如果需要數據傳輸速率為200字符/秒，使用1位起始位、1位奇偶校驗位和2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：(8位數據位+1位起始位+1位校驗位+2位停止位)×200=2400b/s②有效數據位傳輸位是：8×200=1600b/s③傳輸效率是：1600/2400=66.7%采用異步通信格式的優點是，控制簡單，不需收發雙方時鐘頻率保持完全一致，可以有偏差，糾錯方便。其缺點是一旦傳輸出錯，則需要重發，傳輸效率低，信息冗余大。小結小結----異步通信的特點異步通信中，降低了傳輸效率。因此在大批量數據傳送時，為了提高速度，就要設法去掉這些標志，而采用同步傳送方式。同步通信是一種數據連續傳輸的串行通信方式。通信時，發送方把需要發送的多個字節數據和校驗信息連接起來，組成數據塊。發送時，發送方只需在數據塊前插入1～2個特殊的同步字符，然后按特定速率逐位輸出（發送）數據塊內的各位數據。接收方在接收到特定的同步字符后，也按相同速率接收數據塊內的各位數據。同步傳送方式§9.1串行通信概述

9.1.3數據傳送的工作方式串行通信中，按照同一時刻數據流的方向可分為三種基本傳送模式：單工傳送、半雙工傳送和全雙工傳送。圖9-4數據傳輸方式：（a）單工（b）半雙工（c）全雙工單工（simplex）方式單工傳送方式僅支持在一個方向上的數據傳送。如圖9-4（a）所示，由設備A傳送到設備B。即在這種傳送模式中，A只作為發送器，B只作為接收器，反之不可。半雙工（Half-duplex）方式半雙工傳送方式支持在設備A和設備B之間交替相互地傳送數據。如圖9-4（b）所示，即設備A發送數據到設備B時，B為接收器。接受完后設備B也可以做發送器發送數據到設備A，A為接收器。由于A、B之間僅一根數據傳送線，它們都有獨立的發送器和接收器，所以在同一個時刻只能進行一個方向的傳送。全雙工（Full-du