串行通信接口 (2)

第 11 章

第11章 串行通信接口教学重点

异步通信协议和RS232C接口 8250的内部结构和编程 异步通信程序

11.1 串行通信基础

串行通信：将数据分解成二进制位用一条 信号线，一位一位顺序传送的方式 串行通信的优势：用于通信的线路少，因 而在远距离通信时可以极大地降低成本 串行通信适合于远距离数据传送，也常用 于速度要求不高的近距离数据传送 PC系列机上有两个串行异步通信接口、键 盘、鼠标器与主机间采用串行数据传送

1. 异步通信

串行通信时的数据、控制和状态信息都使 用同一根信号线传送 收发双方必须遵守共同的通信协议(通信 规程),才能解决传送速率、信息格式、 位同步、字符同步、数据校验等问题 串行异步通信以字符为单位进行传输，其 通信协议是起止式异步通信协议

起止式异步通信协议字符 数据位

起始位 1 0 0/1 0/1 低位

校验位停止位 空闲位 0/1 0/1 1 1 高位 1

…

起始位——每个字符开始传送的标志， 数据位——数据位紧跟着起始位传送。 校验位——用于校验是否传送正确；可 停止位——表示该字符传送结束。停止 空闲位——传送字符之间的逻辑1电平， 起始位采用逻辑0电平 由5~8个二进制位组成，低位先传送 选择奇检验、偶校验或不传送校验位 位采用逻辑1电平，可选择1、1.5或2位 表示没有进行传送

数据传输速率

数据传输速率也称比特率(Bit Rate)

每秒传输的二进制位数bps 字符中每个二进制位持续的时间长度都一样，为数据 传输速率的倒数

当进行二进制数码传输，且每位时间长度相等时， 比特率还等于波特率(Baud Rate) 过去，串行异步通信的数据传输速率限制在50 bps到9600 bps之间。现在，可以达到115200 bps 或更高

2. 同步通信

以一个数据块(帧)为传输单位，每个数据块附 加1个或2个同步字符，最后以校验字符结束 同步通信的数据传输效率和传输速率较高，但硬 件电路比较复杂 串行同步通信主要应用在网络当中 最常使用高级数据链路控制协议HDLC~ ~ 同步字符

数据

数据 ~ ~

数据

校验字符

3. 传输制式全双工站A 站B

半双工

站A

站B

单工示例

站A

站B

4. 调制解调器

调制(Modulating)

把数字信号转换为电话线路传送的模拟信号 将电话线路的模拟信号转换为数字信号

解调(Demodulating)

调制解调器MODEM

具有调制和解调功能的器件合制在一个装置

示例

11.2 串行接口标准RS-232C

美国电子工业协会EIA制定的通用标准串行接口

1962年公布，1969年修订 1987年1月正式改名为EIA-232D

设计目的是用于连接调制解调器 现已成为数据终端设备DTE(例如计算机)与数 据通信设备DCE(例如调制解调器)的标准接口 可实现远距离通信，也可近距离连接两台微机 属于网络层次结构中的最低层：物理层

11.2.1 RS-232C的引脚定义

232C接口标准使用一个25针连接器 绝大多数设备只使用其中9个信号，所以 就有了9针连接器 232C包括两个信道：主信道和次信道 次信道为辅助串行通道提供数据控制和通 道，但其传输速率比主信道要低得多，其 他跟主信道相同，通常较少使用

RS-232C的引脚(1)

TxD:发送数据

串行数据的发送端 串行数据的接收端

RxD:接收数据

RS-232C的引脚(2)

RTS:请求发送

当数据终端设备准备好送出数据时，就发出有效的 RTS信号，用于通知数据通信设备准备接收数据 当数据通信设备已准备好接收数据终端设备的传送数 据时，发出CTS有效信号来响应RTS信号

CTS:清除发送(允许发送)

RTS和CTS是数据终端设备与数据通信设备间一 对用于数据发送的联络信号

RS-232C的引脚(3)

DTR:数据终端准备好

通常当数据终端设备一加电，该信号就有效，表明数 据终端设备准备就绪 通常表示数据通信设备(即数据装置)已接通电源连 到通信线路上，并处在数据传输方式

DSR:数据装置准备好

DTR和DSR也可用做数据终端设备与数据通信设 备间的联络信号，例如应答数据接收

RS-232C的引脚(4)

GND:信号地

为所有的信号提供一个公共的参考电平 当本地调制解调器接收到来自对方的载波信号 时，该引脚向数据终端设备提供有效信号 当调制解调器接收到对方的拨号信号期间，该 引脚信号作为电话铃响的指示、保持有效

CD:载波检测(DCD)

RI:振铃指示

RS-232C的引脚(5)

保护地(机壳地)

起屏蔽保护作用的接地端，一般应参照设备的 使用规定，连接到设备的外壳或大地 控制数据终端发送串行数据的时钟信号 控制数据终端接收串行数据的时钟信号

TxC:发送器时钟

RxC:接收器时钟