串行通信概述

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1、串行通信概述陈曦（北京理工大学信息与电子学院）学号2120110832摘要：随着自动化技术的发展和逐渐普及的自动化生产，越来越多的生产设备配备了与计算机进行数据交换的接口，利用计算机的强大处理能力对检测到的数据进行处理，大量的设备和系统采用串行通信方式进行信息交换。本文介绍了物理层协议的串行通信技术，包括串行通信的发展史，协议，技术标准，以及串行通信的发展前景。关键词：串行通信技术标准协议一串行通信的发展史　　在微型计算机中，通信（数据交换）有两种方式：串行通信和并行通信。串行通信——是指计算机与I/O设备之间仅通过一条传输线交换数据，数据的各位是

2、按顺序依次一位接一位进行传送。并行通信——是指计算机与I/O设备之间通过多条传输线交换数据，数据的各位同时进行传送。　　应该理解所谓的并行和串行，仅是指I/O接口与I/O设备之间数据交换（通信）是并行或串行。无论怎样CPU与I/O接口之间数据交换总是并行。二者比较：串行通信的速度慢，但使用的传输设备成本低，可利用现有的通信手段和通信设备，适合于计算机的远程通信；并行通信的速度快，但使用的传输设备成本高，适合于近距离的数据传送。串行与并行之间的对比如图：1串行通信的特点所谓串行，是指串行接口与外设之间有通信是串行的，CPU与串行接口之间的通信总是并行

3、的。在串行通信中，只用一根通信线在一个方向上传输信息，这根线上既要传送数据信息又要传送联络信息，这是串行通信的首要特点。为了能够识别在一根线上串行传送的信息流中，哪一部分是联络信息，哪一部分是数据信息，就需要通信双方事先作出一系列的通信约定，这就是协议。因此，串行通信的第二个特点是它的信息格式必须事先用协议约定。2串行通信的方式按照同一时刻数据流的方向不同可分成三种基本传送模式：全双工、双工和单工传送。1、异步通信方式（1）异步串行方式的特点　　所谓异步通信，是指数据传送以字符为单位，字符与字符间的传送是完全异步的，位与位之间的传送基本上是同步的。

4、异步串行通信的特点可以概括为：①以字符为单位传送信息。②相邻两字符间的间隔是任意长。③接收时钟和发送时钟只要相近就可以。异步方式特点简单的说就是：字符间异步，字符内部各位同步。（2）异步串行方式的数据格式（字符格式）　　异步串行通信的数据格式为每个字符（每帧信息）由4个部分组成：①1位起始位，规定为低电0；②5～8位数据位，即要传送的有效信息；③1位奇偶校验位；④1～2位停止位，规定为高电平1。异步通信方式的特点是每发送一个字符前先发送起始位，发送完字符后再发送结束位，以此作为双方同步的依据。这种方式对硬件要求较宽松，电路简单，但传输效率不高。2、

5、同步串行通信方式（1）同步串行方式的特点　　所谓同步通信，是指数据传送是以数据块（一组字符）为单位，字符与字符之间、字符内部的位与位之间都同步。同步串行通信的特点可以概括为：①以数据块为单位传送信息。②在一个数据块（信息帧）内，字符与字符间无间隔。③接收时钟与发送进钟严格同步。（2）同步、串行方式的数据格式　　同步串行通信的数据格式为每个数据块（信息帧）由3个部分组成：①2个同步字符作为一个数据块(信息帧)的起始标志；②n个连续传送的数据③2个字节循环冗余校验码(CRC)同步串行通信方式中一次连续传输一块数据，开始前使用同步信号作为同步的依据。由于

6、连续传输一个数据块，故收发双方时钟必须相当一致，否则时钟漂移会造成接收方数据辨认错误。这种方式下往往是发送方在发送数据的同时也通过一根专门的时钟信号线同时发送时钟信息，接收方使用发送方的时钟来接由数据。同步串行通信方式传输效率高，但对硬件要求高，电路结构复杂。二串行通信技术标准①数据传输率　　数据传输率是指单位时间内传输的信息量，可用比特率和波特率来表示。　　⑴比特率：比特率是指每秒传输的二进制位数，用bps（bit/s)表示。　　⑵波特率，波特率是指每秒传输的符号数，若每个符号所含的信息量为1比特，则波特率等于比特率。在计算机中，一个符号的含义为

7、高低电平，它们分别代表逻辑“1”和逻辑“0”，所以每个符号所含的信息量刚好为1比特，因此在计算机通信中，常将比特率称为波特率，即：　　1波特（B）=1比特（bit）=1位/秒（1bps）例如:电传打字机最快传输率为每秒10个字符/秒，每个字符包含11个二进制位,则数据传输率为:11位/字符×10个字符/秒=110位/秒=110波特（Baud）计算机中常用的波特率是：110、300、600、1200、2400、4800、9600、19200、28800、33600，目前最高可达56Kbps.　　⑶位时间Td　　位时间是指传送一个二进制位所需时间，用T

8、d表示。Td=1/波特率=1/B　　例如：B=110波特/秒，则Td=1/110≈0.0091ms②发送时钟和接收时钟