微机原理与接口技术 毛红旗 第11-13章

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1、第11章串行通信接口学习目标本章主要介绍串行通信的基本概念、串行通信的数据格式、串行接口的组成以及可编程的串行接口8251A。通过本章的学习，要求掌握串行通信的基本概念、串行口的基本工作原理、组成以及8251A的初始化及应用。学习重点串行通信的概念与数据格式，串行接口的工作原理与电路设计；8251A的组成原理与编程设计、控制命令字的含义与格式；8251A的工作方式与应用、串行接口的设计原则。串行通信是使用一根数据线一位一位地进行数据传送的通信方式，每一位数据占据一个固定的时间长度。能够实现串行通信的接口电路就是串行接口。与并行通信相比较，串行通信的速度比

2、较低。尽管这种传输方式的传输速率较慢，但对于远距离传送来说，由于通信所使用的传输线少，因此传输信息所用的开销也省，特别是可以很方便地借助现成的电话网进行信息传送，所以串行通信特别适合于远距离通信。这里所说的通信是指计算机与外界的信息交换，其中既包括计算机与外部设备之间的通信，也包括计算机和计算机之间的信息交换。一些相对物理位置较远的人机交互设备，如CRT显示终端、绘图仪、数字化仪等，都可采用串行方式进行通信。在串行通信中，由于信息传输只占用一根传输线，因此这根线既作为数据线又作为联络线，也就是说要在一根线上既传送数据信息，又传送联络控制信息，这就是串行通

3、信的基本特点。正因为如此，在处理串行通信时，不仅需要考虑数据的简单输入输出，更要考虑数据是如何有效地传输，这就需要在串行通信中使用比并行通信更复杂的技术。11.1串行通信的基本概念串行通信是在一根传输线上一位一位地传送数据，这根线既作数据线又作联络线，也就是说要在这一根传输线上既传送数据信息，又传送联络控制信息，这就是串行通信的第一个特点。其次，为了在这一根传输线上串行传送的数据流中能够正确识别出哪一部分是联络信息，哪一部分是数据信息，就需要对串行通信的数据格式进行约定。因此，串行通信的第二个特点是它对数据格式有固定的要求，即具有固定的数据格式。串行通信

4、的数据格式分为异步数据格式和同步数据格式两种形式，与此相对应，就有异步串行通信和同步串行通信两种方式。串行通信的第三个特点是传送信息的速率需要控制，传送双方都必须按照约定的速率进行通信。11.1.2串行通信的数据传送方式在串行通信中，数据通常是在两个站之间进行传送，按照数据流的方式可分为单工、半双工和全双工三种基本传送方式，如图11.1.1所示。1、单工传送方式在接收器和发送器之间只有一条传输线，只能进行单一方向的传输，这样的传送方式就是单工方式。即A只能作为发送器，B只能作为接收器，数据只能从A传送到B。2、半双工传送方式当使用同一根传输线既作输入又作

5、输出时，虽然数据可以在两个方向上传送，但通信双方不能同时进行收发数据，这样的传送方式就是半双工方式。采用半双工时，通信系统一端的发送器和接收器通过收发开关接到通信线上，进行方向的切换。因此，在两个方向的数据传送不能同时进行，而只能交替进行，当A作为发送器、B作为接收器时，数据流从A流向B；当B作为发送器、A作为接收器时，数据流从B流向A。3、全双工传送方式当数据的接收和发送分流，分别由两根不同的传输线传送时，通信双方都能在同一刻时行发送和接收数据，这样的传送方式就是全双工方式。在全双工的方式下，通信系统的每一端都设置了独立的接收器和发送器，因此，能控制数

6、据同时在两个方向上传送。11.1.3传送速率与发送/接收时钟在串行通信中，对传输速率有严格的规定。这里涉及到波特率和波特率因子、发送与接收时钟等概念。1、波特率在并行通信中，传输速率是以每秒传送多少字节来表示。而在串行通信中，传输速率是以波特率来表示。所谓波特率是指单位时间内传送二进制数据的位数，其单位是bps（位/秒），简称波特。波特率是衡量串行通信数据速度快慢的一个技术指标。有时也用“位周期”来表示传输速率，位周期是波特率的倒数。最常用的标准波特率是110、300、600、1200、2400、4800、9600和19200bps。由于在通信线上所传送

7、的字符数据（代码）是逐位传送的，被传送的字符数据除了其本身的数据位以外，通常还要包含一些控制位，因此每秒钟所传送的字符数（字符速率）和波特率是两种概念。在串行通信中，传输速率是指波特率，而不是指字符速率，它们两者的关系是：假如每传送一个8位字符，共有12位格式（其中有1个起始位，8个数据位，1个校验位，2个停止位），如果波特率是1200bps，则每秒钟传送的字符数是1200/12=100个。例如，数据传送速率是240字符/秒，而每个字符格式规定含有10位二进制数据，则传送的波特率为：10×240=2400bps2、发送与接收时钟对于设计串行接口电路的发送

8、器和接收器而言，首先关心的是发送或接收某一位数据所需的时间。波特率规定了串行通信