第07章 串行通信接口

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1、第7章串行通信接口7.1串行通信与接口7.2可编程通信接口芯片7.3微机异步通信适配器7.4通用串行总线本章讲解串行通信的基本概念与串行接口标准，分析典型可编程通信接口芯片的编程结构、引脚功能及初始化编程，介绍微机异步通信适配器的硬件配置和软件调用，对微机中越来越普遍使用的USB串行接口从性能、组成、原理及传输过程控制等方面作了描述，并对高速串行总线IEEE1394作了简介。7.1串行通信与接口7.1.1串行通信1.并行传输与串行传输并行传输数据代码的每一位各占一条传输线，在两个数据部件之间一次并行传输n位数据。并行

2、传输适合在一米或数米范围内的近距离高速传输。计算机内CPU与主存之间的数据传输是并行传输的典型例子，并行的位数有8位、16位、32位、64位甚至更多。串行传输数据代码的所有位顺序串行排列成数据流，在一条线缆上逐位传输。串行传输速度通常低于并行传输，但节省硬件（线缆），适宜远距离数据传输，通信网及计算机网络中服务器与站点之间、各个站点之间都以串行方式传输数据。计算机的某些部件之间，如键盘到主机键盘接口电路的按键扫描码传送、磁盘驱动器与磁盘适配器（控制器）之间的数据传输都以串行方式进行。南桥芯片ICH5（2003年）支持的硬

3、盘外部数据传输规范SATA(SerialATA)、广泛应用的USB接口是高速串行传输的典范，串行传输在计算机系统中的应用日益广泛。并行与串行的数据传输如下图所示。2.数据传输的同步数据传输必须同步，以解决接收方在接收到的源源不断的数据流中如何正确区分发送方发送来的每一个代码，正确完成传输任务。并行传输因其距离进，收发双方可用同一频率时钟进行发送和接收，或增加一根或几根状态控制线（称握手信号线）进行联络，协调收发双方，保证数据代码正确传输。在计算机和通信设备内部，不少部件之间都设有专门的握手信号线。在串行通信中，一般不设握手

4、信号线，因此，必须在传输的数据编码中解决同步问题。为了正确识别代码和恢复报文，收发双方必须区分出：◆每个比特，即每个二进位；◆每个代码（如ASCII字符），即区分出每个代码的起始位和结束位；◆完整的报文数据块，即数据帧的开始和结束。上述三个问题分别是位同步、字符同步和帧同步。数据串行传输有异步传输和同步传输之分。采用异步传输方式，发送和接收设备的时钟是异步的；采用同步传输方式，收发的时钟是同步的。同步传输具有较高的传输效率和速率。2.数据传输的同步（续）异步传输异步传输每个字符前后分别加上起始位和停止位，表示一个字符的

5、开始和结束，实现字符同步。起始位为“0”，长度为一个二进数据位(bit)的持续时间；停止位为“1”，长度为1、1.5或2个二进数据位的持续时间；字符的数据位可为5、6、7或8位；数据位后停止位前可以设置一位奇偶校验位，也可没有校验位。异步传输如下图所示。传输时每一位宽度（占用的时间长度）由收发双方编程约定，保持不变，从而实现字符内的位同步。每位传输时间的倒数称波特率。字符之间的间距（时间间隔）是任意的，所以传输一帧的时间是不定的，靠传送特殊字符来表示一帧的开始和结束，实现帧同步。异步传输收发之间无须传送定时信号，实现简单。缺

6、点是每个字符都要加上起始位和停止位，传输效率低；而且收发双方时钟未严格同步，故通信时钟频率不能过高（否则一个字符传输时间内，收发时钟差异积累若达半个数据位宽就将使传输的字符出错），因而速度低，常用于低速数据传输。2.数据传输的同步（续）同步传输同步传输时收发双方的时钟完全相同，时钟与传输的每一位严格对应，保持位同步；字符间顺序相连，没有间隙也没有插入位，在位同步的基础上靠完全相同的收发时钟和收发顺序来达到字符同步；在一帧字符前后有帧同步字符（或外加同步脉冲）和帧终止字符，实现帧同步；帧与帧之间是空白字符。同步传输如下图所示。

7、要做到收发时钟完全相同，近距离传输时可加一条时钟信号线，用同一时钟发生器驱动发送和接收设备；远距离传输时可通过编码技术（如曼彻斯特编码等）将发送时钟信息附加到数据流中，用一条信号线传输之，接收端用锁相技术从数据流中提取时钟信号，得到同发送端在频率和相位上完全相同的接收时钟。同步传输较为复杂，但节省传输时间，具有较高的传输速率和效率。3.传输速率传输速率指单位时间内传送的信息量。一般用每秒钟传送的二进位数(比特数)即比特率bps(bitspersecond)来衡量。数据传输速率反映了主机通信端口与终端设备之间、终端设备相互之间

8、的信息传输能力，通常指发送端和接收端之间在一段时间内数据传输的平均比特数，单位为bps(位/秒)、Kbps(千位/秒)、Mbps(兆位/秒)。在同步通信中，每个发/收时钟内发送/接受一个比特，因此比特率与通信时钟频率相同。信息传输速率与传输过程中的同步方式、差错编码及冗余字符填充、通信控制