串行通信數(shù)據(jù)格式

1、串行通信教據(jù)格式.發(fā)送和接收時(shí)序醫(yī)電02龍韜臣1 異步（用于單片機(jī)）通信數(shù) 據(jù)格式發(fā)送和接收時(shí)序。2同步（計(jì)算機(jī)內(nèi)部）通信數(shù) 據(jù)格式發(fā)送和接收時(shí)序。異步通信數(shù)據(jù)格式一般為字符格式一個(gè)字符一個(gè)字符地傳輸，每個(gè)字符一位一位地 傳輸，并且傳輸一個(gè)字符時(shí)，總是以“起始位” 開(kāi)始，以“停止位力結(jié)束，字符之間沒(méi)有固定的時(shí) 間間隔要求。每一個(gè)字符的前面都有一位起始位（低電羊，邏輯值）,字符采身由5-7位數(shù)據(jù)位組 成，接著字符后面是一位校驗(yàn)位（也可以沒(méi)有校 驗(yàn)位），最后是一位或一位半或二位停止位，停 止位后面是不定長(zhǎng)的空閑位。停止位和空閑彳立都 規(guī)定為高電平（邏輯值1），這樣就保證起始位 開(kāi)始處一定有一個(gè)下跳

2、沿。傳送速度一般在5。96。0波特范圍內(nèi),用于傳送信 息量不大，傳送速率要求較低的場(chǎng)合。波特率：?jiǎn)挝粫r(shí)間傳送2進(jìn)制位數(shù)，以位/秒為單位。 巧本質(zhì)含義是信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)間，故可有分?jǐn)?shù)位。*異步通信數(shù)據(jù)格式：第n-1位|<第n個(gè)字符>|n+l位|空閑位|I 七位數(shù)據(jù) |<>|1 1 0 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/111110起始位奇偶校驗(yàn)位（可有可不有）一位時(shí)間取決于波特率 接收時(shí)鐘和發(fā)送時(shí)鐘與波特率有如下關(guān)系：F二n X B這里F是發(fā)送時(shí)鐘或接收時(shí)鐘的頻率;B是數(shù)據(jù) 傳輸?shù)牟ㄌ芈?；n稱為波特率因子。設(shè)發(fā)送或接收時(shí)鐘 霜周期為Tc,頻率為F的位

3、傳輸時(shí)間為Td,則：Tc = 1/F, Td二1/B得到：Tc = Td/n在實(shí)際串行通信中，波特率因子 可以設(shè)定。在異步傳送時(shí)，n二1, 16, 64,實(shí)際常采用n 二16,即發(fā)送或接收時(shí)鐘的頻率要比數(shù)據(jù)傳送的波特率高 n倍。在同步通信時(shí)，波特率因子n必須等于1。例：傳送8位數(shù)據(jù)45H (oioo,oioiB)，奇校驗(yàn)，1個(gè)停止位, 則信號(hào)線上的波形象圖2所示那樣：異步通信的速率：若 9600bps,每字符8位，1起始，1停止，無(wú)奇偶，則實(shí)際每字 符傳送10位，貝旳6。字符/秒?？臻e位 Ir I>0 D1.D2.D3 D4I>5 D6.D7 P . 2MJ*5 rBUK空閑曾下一

4、楨«IU1*i起齡也D7 -DOr數(shù)18位先發(fā)送DOteF?奇1®校滋何S?'停止粒2、異步通信的發(fā)送過(guò)程發(fā)送端以“發(fā)送時(shí)鐘”和“波特率因子”決定一位的時(shí)間 長(zhǎng)度。（1）當(dāng)初始化后，或者沒(méi)有信息需要發(fā)送時(shí)，發(fā)送端輸 出邏輯即空閑位，空閑位可以有任意數(shù)量。* （2）當(dāng)需要發(fā)送時(shí)，發(fā)送端首先輸出邏輯0,作為起始 位。（由CPU控制？）* （3）接著，發(fā)送端首先發(fā)送Do位，直到各數(shù)據(jù)位發(fā)送完。* （4）如果需要的話，發(fā)送端輸出校驗(yàn)位。* （5）最后，發(fā)送端輸出停止位（邏輯"o* （6）如果沒(méi)有信息需要發(fā)送時(shí)，發(fā)送端輸出邏輯1,即空 閑位，空閑位可以有任意數(shù)量。如

5、果還有信息需要發(fā)送， 轉(zhuǎn)入第（2）步。3 異步通信的接收過(guò)程接收端以“接收時(shí)鐘”和“波特率因子”決定一位的時(shí)間長(zhǎng) 度。下面以波特率因子等于16 （接收時(shí)鐘每16個(gè)時(shí)鐘周期， 使接收移位寄存器移位一次）、正邏輯為例說(shuō)明，如圖3所S li 各（1）開(kāi)始通信時(shí)，信號(hào)線為空閑（邏輯1），當(dāng)檢測(cè)到由1到0的跳變 時(shí)，開(kāi)始對(duì)“接收時(shí)鐘”計(jì)數(shù)。（2）當(dāng)計(jì)到8個(gè)時(shí)鐘時(shí)，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，若仍為低電平，則 確it這是“起始位” B,而不是豐擾信號(hào)。（3）接收端檢測(cè)到起始位后，隔16個(gè)接收時(shí)鐘，對(duì)輸入信號(hào)檢測(cè) 一次，j巴對(duì)應(yīng)的社彳乍為Do位數(shù)據(jù)。若另鋰輯匕作為數(shù)據(jù)位1；若為 邏#耳o,作另數(shù)據(jù)位0。（4）再隔1

6、6個(gè)接收時(shí)鐘，對(duì)輸入信號(hào)檢測(cè)一次，把對(duì)應(yīng)的值作為D1 位數(shù)據(jù)。小，直到全部數(shù)據(jù)位都輸入。（5）檢測(cè)校驗(yàn)位P （如果有的話）。（6）接收到規(guī)定的數(shù)據(jù)位個(gè)數(shù)和校驗(yàn)位后，通信接口電路希望收到 停止位S（邏輯若此時(shí)未收到邏輯1,說(shuō)明出現(xiàn)了錯(cuò)誤，在狀態(tài)寄 存器中置“幀詹誤”標(biāo)志。若沒(méi)有錯(cuò)誤，對(duì)全部數(shù)據(jù)位進(jìn)行奇偶校 驗(yàn)，無(wú)校驗(yàn)錯(cuò)時(shí)，把數(shù)據(jù)位從移位寄存器中送數(shù)據(jù)輸入寄存器。若 校驗(yàn)錯(cuò)，在狀態(tài)寄存器中置奇偶錯(cuò)標(biāo)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(dāng)信號(hào)再次變?yōu)榈蜁r(shí)，開(kāi)始進(jìn)入下一幀的檢測(cè)。接收端為實(shí)現(xiàn)采樣數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)，可以執(zhí)行以下步驟：（1）在接收端設(shè)置一采樣時(shí)鐘頻率（此頻率是接收

7、頻率的16 倍）計(jì)數(shù)器，當(dāng)檢測(cè)到起始位下降沿時(shí)，將其清零，并開(kāi)始對(duì) 采樣時(shí)鐘計(jì)數(shù)，即每來(lái)一個(gè)時(shí)鐘，計(jì)數(shù)器加1。當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)到8日廠示跚黑始位的中間位置 時(shí)采樣值為0,說(shuō)明是真正的起始位（這個(gè)有必要？），同時(shí) 將計(jì)數(shù)器清零；若采樣值不為0，則說(shuō)明一開(kāi)始檢測(cè)到的下降 沿不是真正的起始位前沿，而是一次干擾，此次檢測(cè)應(yīng)作廢， 計(jì)數(shù)器清零，并重新開(kāi)始檢測(cè)起始位。檢測(cè)到真正的起始位后，計(jì)數(shù)器清零，以后每次計(jì)到16 時(shí)，便采樣收到的信號(hào)波形（即每一位的中間），將采到的數(shù) 值暫存起來(lái)，同時(shí)將計(jì)數(shù)器清零，重新計(jì)數(shù)，直至最后的停止 位被采樣。（4）如果停止位采樣正確（為1）,則字符被接收，并由暫 存器裝入寄存器。若

8、停止位采樣值為0,說(shuō)明同步或傳輸有問(wèn) 題，此次采樣所得字符作廢，不被接收。單片機(jī)的串行通信工作方式 SMo、SM1選擇四種工作方式。（1）方式0：同步移位寄存器方式 衍于擴(kuò)展并存I/O接口。1. 一幀8位，無(wú)起始位和停止位。2. RXD:數(shù)據(jù)輸入/輸出端。TXD:同步脈沖輸出端，每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)位。 3-波特率B = fosc/i2如：fosc二12MHz, B=lMHz,每位數(shù)據(jù)占屮s。牛發(fā)送過(guò)程：寫(xiě)入SBUF,啟動(dòng)發(fā)送，一幀發(fā)送結(jié)束， Tin。接收過(guò)程：REN二1且RI二0,啟動(dòng)接收，一幀接收完畢,RI 二 1 oRXDTXD= o 74LS165 26 54 3 14 13 12 1

9、1時(shí)序圖:OB寫(xiě)入 Hif寫(xiě) REN=1RI=ORXD輸入dnooRI對(duì)于以上發(fā)送、接收過(guò)程應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）接收端總是在每個(gè)字符的頭部（即起始位）進(jìn)行一次重新 定位，因此發(fā)送端可以在字符之間插入不等長(zhǎng)的空閑位，不影響 接收端的接收。（2）發(fā)送端的發(fā)送時(shí)鐘和接收端的接收時(shí)鐘，其頻率允許有一 定差異，當(dāng)頻率差異在一定范圍內(nèi)，不會(huì)引起接收端檢測(cè)錯(cuò)位， 能夠正確接收。并且這種頻率差異不會(huì)因多個(gè)字符的連續(xù)接收而 造成誤差累計(jì)（因?yàn)槊總€(gè)字符的開(kāi)始（起始位處）接收方均重新 定位）o只有當(dāng)發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘頻率差異太大，引起接收端 采樣錯(cuò)位，才造成接收錯(cuò)誤。？（3）起始位、校驗(yàn)位、停止位、空閑位的信號(hào)，

10、由“發(fā)送移位 寄存器”自動(dòng)插入。在接收方，“接收移位寄存器”接收到一幀 完整信息（起始、數(shù)據(jù)、校驗(yàn)、停止）后，僅把數(shù)據(jù)的各位送至“數(shù)據(jù)輸入寄存器”，即CPU從“數(shù)據(jù)輸入寄存器”中讀得的信 息，只是有效數(shù)字，不包含起始位、校驗(yàn)位、停止位信息。同步通信:同步通信時(shí)要建立發(fā)送方時(shí)鐘對(duì)接收方時(shí)鐘的直接 控制，使雙方達(dá)到完全同步。此時(shí)，傳輸數(shù)據(jù)位之 間的距離均為“位間隔”的整數(shù)倍，同時(shí)傳送字符 間不留間隙，即保持位同步關(guān)系，也保持字符同步 關(guān)索。同步通信使用的數(shù)據(jù)格式根據(jù)采用的控制規(guī)程（通信雙 方就如何交換信息所建立的一些規(guī)定和過(guò)程稱為通信控 制規(guī)程），可分為面向字符型和面向位（bit）型兩種，面向字

11、符型數(shù)據(jù)格式又有單同步，雙同步，和外同步之分。三 個(gè)同步方式均以2個(gè)字節(jié)的冗余檢驗(yàn)碼CRC作為一幀信息 的結(jié)朿。單同步：發(fā)送方先傳送1個(gè)同步字符，再傳送數(shù)據(jù)塊， 接收方檢測(cè)到同步字符后接收數(shù)據(jù)；（同步字符和數(shù)據(jù) 塊的區(qū)別）雙同步：發(fā)送方先傳送2個(gè)同步字符，再傳送數(shù)據(jù)塊， 接收方檢測(cè)到同步字符后接收數(shù)據(jù)；外同步：用一條專用線來(lái)傳送同步字符，以實(shí)現(xiàn)收發(fā)雙 方同步操作。面向字符的同步協(xié)議（IBM的BSC協(xié)議） 該協(xié)議規(guī)定了 10個(gè)特殊字符（稱為控制字符）作為信息傳輸?shù)臉?biāo)志。 其格式為：SYN SOH標(biāo)題STX數(shù)據(jù)塊ETB/ETX塊校驗(yàn)SYN :同步字符（Synchronous character）、

12、每幀可加1個(gè)（單同步） 或2個(gè)（雙同步）同步字符。SOH:標(biāo)題開(kāi)始(Start of Header)。標(biāo)題：Header，包含源地址（發(fā)送方地址）、目的地址（接收方地 址）、路由指示。（這些都不太懂）STX:正文開(kāi)始（Start of Text）。數(shù)據(jù)塊：正文（Text）,由多個(gè)字符組成。ETB:塊傳輸結(jié)束（end of transmission block），標(biāo)識(shí)本數(shù)據(jù)塊結(jié)束。 ETX:全文結(jié)束（end of text）,（全文分為若干塊傳輸）。塊校驗(yàn)：對(duì)從SOH開(kāi)始，直到ETB/ETX字段的檢驗(yàn)碼o面向字符的同步協(xié)議: 面向位時(shí)，將數(shù)據(jù)塊看作數(shù)據(jù)流，并用序列01111110作為開(kāi)始和 結(jié)束

13、標(biāo)志。為了避免在數(shù)據(jù)流中出現(xiàn)序列01111110時(shí)引起的混亂 發(fā)送方總是在其發(fā)送的數(shù)據(jù)流中每出現(xiàn)5個(gè)連續(xù)的T，就插入一 個(gè)確加的“o”；接收方則每檢測(cè)到5個(gè)連續(xù)的“V并且其后有一 個(gè) “o”時(shí)，就刪除該 “0”。f典型的面向位的同步協(xié)議如國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的高級(jí)數(shù)據(jù) 鏈路控制規(guī)程HDLC和IBM的同步數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程SDLCo3、面向、面向bit的同步協(xié)議（ISO的H DLC）一幀信息可以是任意位，用位組合標(biāo)識(shí)幀的開(kāi)始和結(jié) 束。幀格式為：幀格式為：F場(chǎng)A場(chǎng)C場(chǎng)I場(chǎng)FC場(chǎng)F場(chǎng)F場(chǎng)：標(biāo)志;作為一幀的開(kāi)始和結(jié)束，標(biāo)志字符8位， 01111110 0A場(chǎng)：地址，規(guī)定接收方可為8的整倍位。接收方檢

14、查 每個(gè)地址字節(jié)第1位，如果為”0”，則后邊跟著另一 個(gè)地址字節(jié)。若為"1",則該字節(jié)為最后一個(gè)地址。* C場(chǎng)：控制場(chǎng)。指示信息場(chǎng)的類型，8位或16位。若 第1字節(jié)的第1位為5則還有第2個(gè)字節(jié)也是控制場(chǎng)。* I場(chǎng)：信息場(chǎng)。要傳送的數(shù)據(jù)。* FC場(chǎng)：幀校驗(yàn)場(chǎng)。16位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼CRC。除F場(chǎng) 和自動(dòng)插入的"o"位外）均參加CRC計(jì)算。根據(jù)IBM的同步數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程SDLC, SDLC數(shù)據(jù)格式如下:7口 a01111110ACIFC01111110開(kāi)始標(biāo)志地址場(chǎng)控制場(chǎng)數(shù)據(jù)場(chǎng)（0n位）16位CRC狡驗(yàn)瑪結(jié)束標(biāo)志串口通訊同步通信方式同步通信方式的特點(diǎn)：采用同

15、步通信時(shí)，將許多字符組成一個(gè)信息組，這樣，字符可以 一個(gè)接一個(gè)地傳輸，但是，在每組信息（通常稱為幀）的開(kāi)始要 加上同步字符，在沒(méi)有信息要傳輸時(shí)，要填上空字符，因?yàn)橥?傳輸不允許有間隙？。在同步傳輸過(guò)程中，一個(gè)字符可以對(duì)應(yīng) 58位。當(dāng)然，對(duì)同一個(gè)傳輸過(guò)程，所有字符對(duì)應(yīng)同樣的數(shù)位， 比如說(shuō)ri位。這樣，傳輸時(shí)，按每n位劃分為一個(gè)時(shí)間片，發(fā)送端 在一個(gè)時(shí)間片中發(fā)送一個(gè)字符接收端則在一個(gè)時(shí)間片中接收一 個(gè)字符。同步傳輸時(shí)，一個(gè)信息幀中包含許多字符，每個(gè)信息幀用同步字 符作為開(kāi)始，一般將同步字符和空字符用同一個(gè)代碼。在整個(gè)系 統(tǒng)中，由一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)鐘控制發(fā)送端的發(fā)送和空字符用同一個(gè)代 碼。接收端當(dāng)然是應(yīng)該能識(shí)別同步字符的，當(dāng)檢測(cè)到有一串?dāng)?shù)位 和同步字符相匹配時(shí)，就認(rèn)為開(kāi)始一個(gè)信息幀，于是，把此后的 數(shù)位作為實(shí)際傳輸信息來(lái)處理。QQ中的同步和異步通信：我們用的文件傳輸功能可以看成是同步通信的典范。首先傳文 件的雙方必須都說(shuō)好一個(gè)傳文件的時(shí)間，如果雙方有一個(gè)不在 線上弓 就不能傳送。其次，發(fā)送方發(fā)送文件命令后，接收方要 確認(rèn)一下是否接收，這就是個(gè)建立文件傳輸連接的過(guò)程。一旦 傳輸開(kāi)始，所有