【微机及接口技术】- 第九章 串行通信与串行接口（上）

本章考试重点

1. 异步串行通信基本原理
2. 可编程串行通信芯片8251A的应用

第一节 串行通信基本概念

一、串行通信

串行通信：将数据的各个位一位一位地，通过单条一位宽地传输线按顺序分时传送，即通信双方一次传输一个二进制位。

串行通信的应用场合：

• 1）通信距离：适合远距离传送，几米到数千米
• 2）通信速率：长距离内串行比并行速率快。
• 3）抗干扰性能：只有一两根信号线，互相干扰可忽略。
• 4）费用：远距离通信下费用较低。

串行通信的缺点：需要数据的串/并即并/串转换，数据格式要求及位计数等，其实现比并行复杂

串行通信的硬件接口电路：

• UART通用异步收发器
• USRT通用同步收发器
• USART 通用同步/异步收发器
• ACIA异步通信接口适配器

二、数据传送方式

单工、半双工、全双工

a）单工方式 b）半双工方式 c）全双工方式

单工：数据的流向只能单向
半双工：双方都可作为发送端和接收端，但一定是分时的，在同一时刻，数据只能有一个流向
全双工：在同一时刻，A既可以向B传输数据，B也可以向A传输数据

计算机串行通信种主要使用：
半双工：一些简单外设和主机的通信，如键盘
全双工：实时性较强的交互式应用，如计算机间的通信。

三、波特率和收/发时钟

波特率：衡量数据传输速率，即单位时间内传送的二进制数据的位数，bit/s，数据位率

收/发时钟：串行通信中，发送或接受都必须有时钟脉冲信号对传送的数据进行定位和同步控制。

二者间关系：
收/发时钟频率=n x 波特率
对于异步通信，常令n=16；对于同步通信，必须 n=1。

【例题】串行通信中，衡量数据传输速率的单位是波特率，即（）
A. 每秒钟传送的二进制位数
B. 每秒钟传送的字节数
C. 每秒钟传送的字符数
D. 每秒钟传送的数据帧数

A.

四、信号调制解调

调制：发送方需要使用调制器，把要传送的数字信号调制转换位适合在线路上传输的音频模拟信号；
解调：接收方使用解调器从线路上测出这个模拟信号，并还原成数字信号。
MODEM：调制解调器，兼具调制和解调功能。

远程通信示意图

调制方法：

• 调频（FM）：频移键控法（FSK）
• 调幅（AM）：幅移键控法（ASK）
• 调相（PM）：相移键控法（PSK）

3种调制方法示意图

调相 1 和 0 相位相反

计算机通信种应用最多的频移键控法

频移键控法原理图

五、串行通信基本方式

根据对数据流的分界、定时及同步的方法不同，串行通信分为：异步串行通信和同步串行通信。

1.异步串行通信

特点：通信的数据流中，字符间异步，字符内部各位间同步。
异步：以字符为信息单位，发送端发出每个字符在数据流中出现的时间是任意的，没有严格的定时要求。
适用：数据发送时间不确知、发送数据不连续、数据量少、数据速率较慢的场合。

2.同步通信

特点：数据流中字符与字符间和字符内部的位与位间都同步。
同步：以数据块为信息单位，每帧信息包括成百上千个字符。收/发两端必须使用同一时钟控制数据块中字符与字符和字符内部位与位之间的定时。对时钟同步要求严格。
适用：要求快速、连续传输大量数据的场合。