起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位和停止位的概念

1、起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位和停止位的概念、含義和作用？請各位大神分別 告知下，謝謝 KPMGCY 10級分類：匯編語言被瀏覽753次 xiaweixin335 采納率：49% 10級 （1） 在信號線上共有兩種狀態(tài)，可分別用邏輯1 （高電平）和邏輯0 （低電平）來區(qū)分。 在發(fā)送器空閑時，數(shù)據(jù)線應該保持在邏輯高電平狀態(tài)。（2）起始位（Start Bit）:發(fā) 送器是通過發(fā)送起始位而開始一個字符傳送，起始位使數(shù)據(jù)線處于邏輯0狀態(tài)，提示接 受器數(shù)據(jù)傳輸即將開始。（3）數(shù)據(jù)位（Data Bits ）:起始位之后就是傳送數(shù)據(jù)位。數(shù) 據(jù)位一般為8位一個字節(jié)的數(shù)據(jù)（也有6位、7位的情況），低位（LSB）在前

2、，高位（M SB）在后。（4）校驗位（parity Bit）:可以認為是一個特殊的數(shù)據(jù)位。校驗位一般用 來判斷接收的數(shù)據(jù)位有無錯誤，一般是奇偶校驗。在使用中，該位常常取消。（5 ）停 止位：停止位在最后，用以標志一個字符傳送的結束，它對應于邏輯1狀態(tài)。 （6）位 時間：即每個位的時間寬度。起始位、數(shù)據(jù)位、校驗位的位寬度是一致的，停止位有0. 5位、1位、1.5位格式，一般為1位。（7）幀：從起始位開始到停止位結束的時間間 隔稱之為一幀。（8 ）波特率：UART的傳送速率，用于說明數(shù)據(jù)傳送的快慢。在串行 通信中，數(shù)據(jù)是按位進行傳送的，因此傳送速率用每秒鐘傳送數(shù)據(jù)位的數(shù)目來表示，稱 之為波特率。如

3、波特率 9600=9600bps（位/秒）。 清楚么？ （2）在串口通信中一種簡單的檢錯方式。有四種檢錯方式：偶、奇、高和低。當然沒有 校驗位也是可以的。對于偶和奇校驗的情況，串口會設置校驗位（數(shù)據(jù)位后面的一位）， 用一個值確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有偶個或者奇?zhèn)€邏輯高位。例如，如果數(shù)據(jù)是011，那么對于偶 校驗，校驗位為0,保證邏輯高的位數(shù)是偶數(shù)個。如果是奇校驗，校驗位位1，這樣就有 3個邏輯高位。高位和低位不真正的檢查數(shù)據(jù)， 簡單置位邏輯高或者邏輯低校驗。 這樣使 得接收設備能夠知道一個位的狀態(tài)，有機會判斷是否有噪聲干擾了通信或者是否傳輸和 接收數(shù)據(jù)是否不同步。 串口是串行接口（ serial por

4、t ）的簡稱，也稱為串行通信接口或 COM接口。 串口通信是指采用串行通信協(xié)議（serial commu ni catio n）在一條信號線 上將數(shù)據(jù)一個比特一個比特地逐位進行傳輸?shù)耐ㄐ拍Ｊ健?串口按電氣標準及協(xié)議來劃分，包括 RS-232-C、RS-422、RS485等。 1. 串行通信 在串行通信中，數(shù)據(jù)在1位寬的單條線路上進行傳輸，一個字節(jié)的數(shù)據(jù)要 分為8次，由低位到高位按順序一位一位的進行傳送。 串行通信的數(shù)據(jù)是逐位傳輸?shù)?，發(fā)送方發(fā)送的每一位都具有固定的時間間 隔，這就要求接收方也要按照發(fā)送方同樣的時間間隔來接收每一位。不僅如此， 接收方還必須能夠確定一個信息組的開始和結束。 常用的兩

5、種基本串行通信方式包括同步通信和異步通信。 1.1串行同步通信 同步通信（SYNC:synchronous data communication）是指在約定的通 信速率下，發(fā)送端和接收端的時鐘信號頻率和相位始終保持一致（同步），這樣 就保證了通信雙方在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時具有完全一致的定時關系。 同步通信把許多字符組成一個信息組（信息幀），每幀的開始用同步字符來 指示，一次通信只傳送一幀信息。在傳輸數(shù)據(jù)的同時還需要傳輸時鐘信號，以便 接收方可以用時針信號來確定每個信息位。 同步通信的優(yōu)點是傳送信息的位數(shù)幾乎不受限制，一次通信傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有幾 十到幾千個字節(jié)，通信效率較高。同步通信的缺點是要求在通信中

6、始終保持精確 的同步時鐘，即發(fā)送時鐘和接收時鐘要嚴格的同步 （常用的做法是兩個設備使用 同一個時鐘源）。 在后續(xù)的串口通信與編程中將只討論異步通信方式，所以在這里就不對同步 通信做過多的贅述了。 1.2串行異步通信 異步通信（ASYNC:as yn chro nous data com muni cati on），又稱為起 止式異步通信，是以字符為單位進行傳輸?shù)?，字符之間沒有固定的時間間隔要求， 而每個字符中的各位則以固定的時間傳送。 在異步通信中，收發(fā)雙方取得同步是通過在字符格式中設置起始位和停止位 的方法來實現(xiàn)的。具體來說就是，在一個有效字符正式發(fā)送之前，發(fā)送器先發(fā)送 一個起始位，然后發(fā)送

7、有效字符位，在字符結束時再發(fā)送一個停止位，起始位至 停止位構成一幀。停止位至下一個起始位之間是不定長的空閑位，并且規(guī)定起始 位為低電平（邏輯值為0），停止位和空閑位都是高電平（邏輯值為 1 ），這樣就保證了起始位開始處一定會有一個下跳沿，由此就可以標志一個字符傳輸?shù)钠?始。而根據(jù)起始位和停止位也就很容易的實現(xiàn)了字符的界定和同步。 顯然，采用異步通信時，發(fā)送端和接收端可以由各自的時鐘來控制數(shù)據(jù)的發(fā) 送和接收，這兩個時鐘源彼此獨立，可以互不同步。 下面簡單的說說異步通信的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收過程。 在介紹異步通信的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收過程之前，有必要先弄清楚異步通信的數(shù) 據(jù)格式。 異步通信規(guī)定傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式由

8、起始位 （start bit ）、數(shù)據(jù)位（data bit ）、 奇偶校驗位（parity bit ）和停止位（stop bit ）組成，如圖1所示（該圖中未 畫出奇偶校驗位，因為奇偶檢驗位不是必須有的，如果有奇偶檢驗位，則奇偶檢 驗位應該在數(shù)據(jù)位之后，停止位之前）。 第時竽符第N+ltW HH DO DJ D2 8 D4 D6 D7PQ DQ Iri ir 0 （Vi 0/1 o/ 0/1 （VI （Fl （VI Q/l 1111 Q 0/ 1V1 起嫦位數(shù)據(jù)停止位空閑位 圖1異步通信數(shù)據(jù)格式 （1）起始位：起始位必須是持續(xù)一個比特時間的邏輯 0電平，標志傳輸一 個字符的開始，接收方可用起始

9、位使自己的接收時鐘與發(fā)送方的數(shù)據(jù)同步。 （2 ）數(shù)據(jù)位：數(shù)據(jù)位緊跟在起始位之后，是通信中的真正有效信息。數(shù)據(jù) 位的位數(shù)可以由通信雙方共同約定，一般可以是5位、7位或8位，標準的ASCII 碼是0127（7位），擴展的ASCII碼是0255（8位）。傳輸數(shù)據(jù)時先傳 送字符的低位，后傳送字符的高位。 （3 ）奇偶校驗位：奇偶校驗位僅占一位，用于進行奇校驗或偶校驗，奇偶 檢驗位不是必須有的。如果是奇校驗，需要保證傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總共有奇數(shù)個邏輯高 位；如果是偶校驗，需要保證傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總共有偶數(shù)個邏輯高位。 舉例來說，假設傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位為 01001100 ，如果是奇校驗，則奇校驗位 為0 （要確?？偣灿衅鏀?shù)

10、個1），如果是偶校驗，則偶校驗位為1 （要確?？偣?有偶數(shù)個1 ）。 由此可見，奇偶校驗位僅是對數(shù)據(jù)進行簡單的置邏輯高位或邏輯低位， 不會 對數(shù)據(jù)進行實質的判斷，這樣做的好處是接收設備能夠知道一個位的狀態(tài)， 有可 能判斷是否有噪聲干擾了通信以及傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是否同步。 （4 ）停止位：停止位可以是是1位、1.5位或2位，可以由軟件設定。它 一定是邏輯1電平，標志著傳輸一個字符的結束。 （5 ）空閑位：空閑位是指從一個字符的停止位結束到下一個字符的起始位 開始，表示線路處于空閑狀態(tài)，必須由高電平來填充。 清楚了異步通信的數(shù)據(jù)格式之后，就可以按照指定的數(shù)據(jù)格式發(fā)送數(shù)據(jù)了， 發(fā)送數(shù)據(jù)的具體步驟如下： （

11、1） 初始化后或者沒有數(shù)據(jù)需要發(fā)送時，發(fā)送端輸出邏輯1，可以有任意 數(shù)量的空閑位。 （2）當需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)送端首先輸出邏輯 0，作為起始位。 （3 ）接著就可以開始輸出數(shù)據(jù)位了，發(fā)送端首先輸出數(shù)據(jù)的最低位D0， 然后是D1，最后是數(shù)據(jù)的最高位。 （4）如果設有奇偶檢驗位，發(fā)送端輸出檢驗位。 （5）最后，發(fā)送端輸出停止位（邏輯 1 ）。 （6 ）如果沒有信息需要發(fā)送，發(fā)送端輸出邏輯 1 （空閑位），如果有信息 需要發(fā)送，則轉入步驟（2 ）。 在異步通信中，接收端以接收時鐘和波特率因子決定每一位的時間長度。下 面以波特率因子等于16 （接收時鐘每16個時鐘周期使接收移位寄存器移位一 次）為例來

12、說明。 （1 ）開始通信，信號線為空閑（邏輯 1），當檢測到由1到0的跳變時， 開始對接收時鐘計數(shù)。 （2 ）當計到8個時鐘的時候，對輸入信號進行檢測，若仍然為低電平，貝U 確認這是起始位，而不是干擾信號。 （3 ）接收端檢測到起始位后，隔16個接收時鐘對輸入信號檢測一次，把 對應的值作為D0位數(shù)據(jù)。 （4） 再隔16個接收時鐘，對輸入信號檢測一次，把對應的值作為D1位 數(shù)據(jù)，直到全部數(shù)據(jù)位都輸入。 （5）檢驗奇偶檢驗位。 （6 ）接收到規(guī)定的數(shù)據(jù)位個數(shù)和校驗位之后，通信接口電路希望收到停止 位（邏輯1 ），若此時未收到邏輯1，說明出現(xiàn)了錯誤，在狀態(tài)寄存器中置 幀 錯誤”標志；若沒有錯誤，對全

13、部數(shù)據(jù)位進行奇偶校驗，無校驗錯時，把數(shù)據(jù)位 從移位寄存器中取出送至數(shù)據(jù)輸入寄存器，若校驗錯，在狀態(tài)寄存器中置奇偶 錯”標志。 （7）本幀信息全部接收完，把線路上出現(xiàn)的高電平作為空閑位。 （8）當信號再次變?yōu)榈蜁r，開始進入下一幀的檢測。 以上就是異步通信中數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的全過程了。 1.3幾個概念 為了更好的理解串口通信，我們還需要了解幾個串口通信當中的基本概念。 （1 ）發(fā)送時鐘：發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先將要發(fā)送的數(shù)據(jù)送入移位寄存器，然后 在發(fā)送時鐘的控制下，將該并行數(shù)據(jù)逐位移位輸出。 （2 ）接收時鐘：在接收串行數(shù)據(jù)時，接收時鐘的上升沿對接收數(shù)據(jù)采樣， 進行數(shù)據(jù)位檢測，并將其移入接收器的移位寄存器中

14、，最后組成并行數(shù)據(jù)輸出。 （3）波特率因子：波特率因子是指發(fā)送或接收 1個數(shù)據(jù)位所需要的時鐘脈 沖個數(shù)。 2. 串口接頭 常用的串口接頭有兩種，一種是 9針串口（簡稱DB-9 ），種是25針串 口（簡稱DB-25 ）。每種接頭都有公頭和母頭之分，其中帶針狀的接頭是公頭， 而帶孔狀的接頭是母頭。9針串口的外觀如圖2所示。 圖2 DB-9外觀圖 由圖2可以看出，在9針串口接頭中，公頭和母頭的管腳定義順序是不一 樣，這一點需要特別注意。那么，這些管腳都有什么作用呢？9針串口和25針 串口常用管腳的功能說明如圖3所示。 醉十串口 25針串口 ( DB25) 針號 功能說明 縮寫 針號 功能說明 縮寫

15、1 |數(shù)曙載波檢測 DCB 8 數(shù)據(jù)載波檢W DCE 2 接收數(shù)據(jù)J 甌 L3 接收數(shù)據(jù) KXB 3 發(fā)送數(shù)據(jù) TXB 發(fā)送數(shù)據(jù) TKE 4 數(shù)據(jù)鰥端唯備 DTR 20 數(shù)據(jù)鏤端準備 DTE 5 |信號地 GHD 7 信號世 GHB 5 數(shù)據(jù)設備椎備好 DSR 6 數(shù)據(jù)堆備好 DSR 7 詰求發(fā)送 RTS 1 * 請求發(fā)送 RTS 3 CTS 1 5 濡曉童送 CTS g 振鈴崔示| 1EUL 22 振鈴指示 DELL 圖3 9針串口和25針串口常用管腳功能說明 3. RS-232C 標準 常用的串行通信接口標準有 RS-232C、RS-422、RS-423 和RS-485 。 其中，RS-2

16、32C作為串行通信接口的電氣標準定義了數(shù)據(jù)終端設備 （DTE:data term inal equipme nt）和數(shù)據(jù)通信設備 （DCE:data com mun icatio n equipme nt）間按位串行傳輸?shù)慕涌谛畔?，?理安排了接口的電氣信號和機械要求，在世界范圍內得到了廣泛的應用。 3.1電氣特性 RS-232C對電器特性、邏輯電平和各種信號功能都做了規(guī)定，如下： 在TXD和RXD數(shù)據(jù)線上： （1）邏輯1為-3-15V 的電壓 （2）邏輯0為315V的電壓 在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上： （1）信號有效（ON狀態(tài)）為315V的電壓 （2）信號無效（OFF

17、狀態(tài)）為-3-15V 的電壓 由此可見，RS-232C是用正負電壓來表示邏輯狀態(tài)，與晶體管-晶體管邏 輯集成電路（TTL ）以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定正好相反。 3.2信號線分配 RS-232C標準接口有25條線，其中，4條數(shù)據(jù)線、11條控制線、3條定 時線以及7條備用和未定義線。那么，這些信號線在9針串口和25針串口的管 腳上是如何分配的呢？ 9針串口和25針串口信號線分配如圖4所示。 圖4 9針串口和25針串口信號線分配示意圖 下面對這些信號線做個簡單的介紹。 （1）數(shù)據(jù)裝置準備好（DSR ），有效狀態(tài)（ON ）表示數(shù)據(jù)通信設備處于 可以使用狀態(tài)。 （2）數(shù)據(jù)終端準備好（DTR ），有效狀態(tài)（ON ）表示數(shù)據(jù)終端設備處于 可以使用狀態(tài)。 這兩個設備狀態(tài)信號有效，只表示設備本身可用，并不說明通信鏈路可以開 始進行通信了，能否開始進行通信要由下面的一些控制信號決定。 （3 ）請求發(fā)送（RTS ），用來表示數(shù)據(jù)終端設備（DTE ）請求數(shù)據(jù)通信設 備（DCE）發(fā)送數(shù)據(jù)。 （4 ）允許發(fā)送（CTS），用來表示數(shù)據(jù)通信設備（DCE ）已經(jīng)準備好了數(shù) 據(jù)，可以向數(shù)據(jù)終端設備（DTE ）發(fā)送數(shù)據(jù)，是對請求發(fā)送信號 RTS的響應。 請求發(fā)送（RTS ）和允許發(fā)送（CTS ）用于半雙工的通信系統(tǒng)中，在全雙工 的系統(tǒng)中，不需要使用請求發(fā)送（RTS）和允許發(fā)送