串口通信技術(shù)

1、計算機測控系統(tǒng)計算機測控系統(tǒng)李江全李江全石河子大學(xué)機電學(xué)院電氣工程系石河子大學(xué)機電學(xué)院電氣工程系2008年年12月月 串行通信串行通信串行通信的基本概念串行通信的基本概念 數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信 終端與其他設(shè)備終端與其他設(shè)備(例如其他終端、計算機和外部設(shè)備例如其他終端、計算機和外部設(shè)備)通通過數(shù)據(jù)傳輸進行通信。過數(shù)據(jù)傳輸進行通信。 在計算機和終端之間的數(shù)據(jù)傳輸通常是靠電纜或信道上在計算機和終端之間的數(shù)據(jù)傳輸通常是靠電纜或信道上的電流或電壓變化實現(xiàn)的。的電流或電壓變化實現(xiàn)的。 數(shù)據(jù)可以通過兩種方式進行傳輸：并行傳輸和串行傳輸。數(shù)據(jù)可以通過兩種方式進行傳輸：并行傳輸和串行傳輸。并行通信并行通信在計算機和

2、終端之間的數(shù)據(jù)傳輸通常是靠電纜或信道上的電流在計算機和終端之間的數(shù)據(jù)傳輸通常是靠電纜或信道上的電流或電壓變化實現(xiàn)的。如果一組數(shù)據(jù)的各數(shù)據(jù)位在多條線上同時或電壓變化實現(xiàn)的。如果一組數(shù)據(jù)的各數(shù)據(jù)位在多條線上同時被傳送，這種傳輸被稱為并行通信。被傳送，這種傳輸被稱為并行通信。 具有具有8條通道的并行傳輸工作情況如圖所示。條通道的并行傳輸工作情況如圖所示。采用并行方式傳送二進制信息時，每個數(shù)采用并行方式傳送二進制信息時，每個數(shù)據(jù)位都需要一條單獨的傳輸線。信息由多據(jù)位都需要一條單獨的傳輸線。信息由多少個二進制位組成，機器就需要有多少條少個二進制位組成，機器就需要有多少條傳輸線，從而讓二進制信息傳輸線，從

3、而讓二進制信息(0或或1)在不同在不同的線上同時進行傳送。的線上同時進行傳送。 并行數(shù)據(jù)傳送的特點是：并行數(shù)據(jù)傳送的特點是：各數(shù)據(jù)位同時傳送，傳送速度快、效率高，多用在實時、各數(shù)據(jù)位同時傳送，傳送速度快、效率高，多用在實時、快速的場合。并行傳送的數(shù)據(jù)寬度可以是快速的場合。并行傳送的數(shù)據(jù)寬度可以是1位一位一128位，甚位，甚至更寬。但是有多少數(shù)據(jù)位就需要多少根數(shù)據(jù)線，因此傳至更寬。但是有多少數(shù)據(jù)位就需要多少根數(shù)據(jù)線，因此傳送的成本高。在集成電路芯片的內(nèi)部、同一插件板上各部送的成本高。在集成電路芯片的內(nèi)部、同一插件板上各部件之間、同一機箱內(nèi)各插件板之間的數(shù)據(jù)傳送都是并行的。件之間、同一機箱內(nèi)各插件

4、板之間的數(shù)據(jù)傳送都是并行的。并行數(shù)據(jù)傳送的距離通常小于并行數(shù)據(jù)傳送的距離通常小于30m。打印機打印機串行通信串行通信 串行通信是數(shù)據(jù)通過一根傳輸線逐位傳送。串行通信是數(shù)據(jù)通過一根傳輸線逐位傳送。 當(dāng)信息以串行方式傳送時，只使用一條傳輸當(dāng)信息以串行方式傳送時，只使用一條傳輸線，線， 且用脈沖傳送。具體地說，是在傳輸線上且用脈沖傳送。具體地說，是在傳輸線上按順序傳送表示一個數(shù)碼的所有二進制位的脈沖按順序傳送表示一個數(shù)碼的所有二進制位的脈沖信號，每次一位。信號，每次一位。 通常第一個脈沖信號表示數(shù)碼的最低有效位，通常第一個脈沖信號表示數(shù)碼的最低有效位，最后一個脈沖信號表示數(shù)碼的最高有效位。最后一個脈

5、沖信號表示數(shù)碼的最高有效位。 串行通信是將數(shù)據(jù)的各個位一位一位地，通過單串行通信是將數(shù)據(jù)的各個位一位一位地，通過單條條1位寬的傳輸線按順序分時傳送，即通信雙方一次位寬的傳輸線按順序分時傳送，即通信雙方一次傳輸一個二進制位。傳輸一個二進制位。 發(fā)送方在發(fā)送前要將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成串行數(shù)據(jù)，接發(fā)送方在發(fā)送前要將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成串行數(shù)據(jù)，接收方接收后要完成串行數(shù)據(jù)到并行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。收方接收后要完成串行數(shù)據(jù)到并行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。串行數(shù)據(jù)傳送的特點是：串行數(shù)據(jù)傳送的特點是：數(shù)據(jù)傳送按位順序進行，最少只需要一根傳輸線即可完數(shù)據(jù)傳送按位順序進行，最少只需要一根傳輸線即可完成，節(jié)省傳輸線。與并行通信相比，串行通信還有較為成

6、，節(jié)省傳輸線。與并行通信相比，串行通信還有較為顯著的優(yōu)點：傳輸距離長，可達(dá)到數(shù)千公里；在長距離顯著的優(yōu)點：傳輸距離長，可達(dá)到數(shù)千公里；在長距離內(nèi)串行數(shù)據(jù)傳送速率會比并行數(shù)據(jù)傳送速率快；串行通內(nèi)串行數(shù)據(jù)傳送速率會比并行數(shù)據(jù)傳送速率快；串行通信的通信時鐘頻率容易提高；串行通信的抗干擾能力十信的通信時鐘頻率容易提高；串行通信的抗干擾能力十分強，其信號間的互相干擾完全可以忽略。但是串行通分強，其信號間的互相干擾完全可以忽略。但是串行通信傳送速度比并行通信傳送速度慢，并行通信時間為信傳送速度比并行通信傳送速度慢，并行通信時間為T，則串行時間為則串行時間為nT。與并行通信相比，串行通信的優(yōu)勢與并行通信相比

7、，串行通信的優(yōu)勢 傳輸距離長，可達(dá)到數(shù)千公里傳輸距離長，可達(dá)到數(shù)千公里 長距離內(nèi)串行數(shù)據(jù)傳送速率會比并行數(shù)據(jù)傳長距離內(nèi)串行數(shù)據(jù)傳送速率會比并行數(shù)據(jù)傳送速率快，串行通信的通信時鐘頻率較并行送速率快，串行通信的通信時鐘頻率較并行通信容易提高。通信容易提高。 抗干擾能力強，串行通信信號間的互相干擾抗干擾能力強，串行通信信號間的互相干擾完全可以忽略。完全可以忽略。 費用低。費用低。 常見的串行接口有符合常見的串行接口有符合IEEE國際電氣化標(biāo)國際電氣化標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)的RS-422、RS-485、RS-232 C等；等；在在IBM PC系列的計算機中使用的是符合系列的計算機中使用的是符合RS-232C串行傳輸

8、協(xié)議的串行傳輸協(xié)議的RS-232C串行接口。串行接口。 串行通信的工作模式串行通信的工作模式單工形式單工形式 單工單工(Simplex)形式的數(shù)據(jù)傳送是單向的。通信雙方中，形式的數(shù)據(jù)傳送是單向的。通信雙方中，一方固定為發(fā)送端，另一方則固定為接收端。信息只能沿一一方固定為發(fā)送端，另一方則固定為接收端。信息只能沿一個方向傳送，使用一根傳輸線。如圖所示。個方向傳送，使用一根傳輸線。如圖所示。 單工形式一般用在只向一個方向傳送數(shù)單工形式一般用在只向一個方向傳送數(shù)據(jù)的場合。例如計算機與打印機之間的通信據(jù)的場合。例如計算機與打印機之間的通信是單工形式，因為只有計算機向打印機傳送是單工形式，因為只有計算機向

9、打印機傳送數(shù)據(jù)，而沒有相反的數(shù)據(jù)傳送。還有在某些數(shù)據(jù)，而沒有相反的數(shù)據(jù)傳送。還有在某些通信信道中，如單工無線發(fā)送等。通信信道中，如單工無線發(fā)送等。半雙工形式半雙工形式 CPUCPU通過串行接口和外圍設(shè)備相接。二者之間除公共地線外，通過串行接口和外圍設(shè)備相接。二者之間除公共地線外，只有一根數(shù)據(jù)傳輸線，某一時刻數(shù)據(jù)只能一個方向傳送，這稱只有一根數(shù)據(jù)傳輸線，某一時刻數(shù)據(jù)只能一個方向傳送，這稱半雙工方式。半雙工方式。半雙工半雙工(Half-duplex)通信使用同一根傳輸線，既可發(fā)送數(shù)據(jù)又通信使用同一根傳輸線，既可發(fā)送數(shù)據(jù)又可接收數(shù)據(jù)，但不能同時發(fā)送和接收。在任何時刻只能由其中可接收數(shù)據(jù)，但不能同時發(fā)

10、送和接收。在任何時刻只能由其中的一方發(fā)送數(shù)據(jù)，另一方接收數(shù)據(jù)。因此半雙工形式既可以使的一方發(fā)送數(shù)據(jù)，另一方接收數(shù)據(jù)。因此半雙工形式既可以使用一條數(shù)據(jù)線，也可以使用兩條數(shù)據(jù)線。用一條數(shù)據(jù)線，也可以使用兩條數(shù)據(jù)線。半雙工通信中每端需有一個收發(fā)切換電子開關(guān)，通過切換來決定數(shù)據(jù)半雙工通信中每端需有一個收發(fā)切換電子開關(guān)，通過切換來決定數(shù)據(jù)向哪個方向傳輸。因為有切換，所以會產(chǎn)生時間延遲。向哪個方向傳輸。因為有切換，所以會產(chǎn)生時間延遲。信息傳輸效率低信息傳輸效率低些。但是對于像打印機這樣單方向傳輸?shù)耐鈬O(shè)備，只用此半雙工方式些。但是對于像打印機這樣單方向傳輸?shù)耐鈬O(shè)備，只用此半雙工方式就能滿足要求了，不必采

11、用全雙工方式，可省一根傳輸線。就能滿足要求了，不必采用全雙工方式，可省一根傳輸線。全雙工形式全雙工形式 CPUCPU通過串行接口和外圍設(shè)備相接。串行接口和外圍設(shè)備間除公共通過串行接口和外圍設(shè)備相接。串行接口和外圍設(shè)備間除公共地線外，有二根數(shù)據(jù)傳輸線，串行接口可以同時輸入和輸出數(shù)據(jù)，計算地線外，有二根數(shù)據(jù)傳輸線，串行接口可以同時輸入和輸出數(shù)據(jù)，計算機可同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，這種串行傳送方式就稱為全雙工方式。機可同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，這種串行傳送方式就稱為全雙工方式。 全雙工全雙工(Fullduplex)數(shù)據(jù)分別由兩根可以在兩個不同數(shù)據(jù)分別由兩根可以在兩個不同的站點同時發(fā)送和接收的傳輸線進行傳送，通信

12、雙方都能的站點同時發(fā)送和接收的傳輸線進行傳送，通信雙方都能在同一時刻進行發(fā)送和接收操作。在同一時刻進行發(fā)送和接收操作。 在全雙工方式中，每一端都有發(fā)送器和接收器，有兩條傳送線，在全雙工方式中，每一端都有發(fā)送器和接收器，有兩條傳送線，可在交互式應(yīng)用和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中使用?？稍诮换ナ綉?yīng)用和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中使用。信息傳輸效率較高。信息傳輸效率較高。串行通信的傳輸方式串行通信的傳輸方式異步傳輸與同步傳輸異步傳輸與同步傳輸 1 1）異步傳輸）異步傳輸異步傳輸方式中，字符是數(shù)據(jù)傳輸單位。在通信的數(shù)異步傳輸方式中，字符是數(shù)據(jù)傳輸單位。在通信的數(shù)據(jù)流中，字符間異步，字符內(nèi)部各位間同步。異步通據(jù)流中，字符間異步，字

13、符內(nèi)部各位間同步。異步通信方式的信方式的“異步異步”主要體現(xiàn)在字符與字符之間通信沒主要體現(xiàn)在字符與字符之間通信沒有嚴(yán)格的定時要求。異步傳送中，字符可以是連續(xù)地、有嚴(yán)格的定時要求。異步傳送中，字符可以是連續(xù)地、一個個地發(fā)送，也可以是不連續(xù)地，隨機地進行單獨一個個地發(fā)送，也可以是不連續(xù)地，隨機地進行單獨發(fā)送。在一個字符格式的停止位之后，立即發(fā)送下一發(fā)送。在一個字符格式的停止位之后，立即發(fā)送下一個字符的起始位，開始一個新的字符的傳輸，這叫做個字符的起始位，開始一個新的字符的傳輸，這叫做連續(xù)的串行數(shù)據(jù)發(fā)送，即幀與幀之間是連續(xù)的。連續(xù)的串行數(shù)據(jù)發(fā)送，即幀與幀之間是連續(xù)的。斷續(xù)的串行數(shù)據(jù)傳送是指在一幀結(jié)束

14、之后維持?jǐn)?shù)斷續(xù)的串行數(shù)據(jù)傳送是指在一幀結(jié)束之后維持?jǐn)?shù)據(jù)線的據(jù)線的“空閑空閑”狀態(tài)，新的起始位可在任何時刻狀態(tài)，新的起始位可在任何時刻開始。一旦傳送開始，組成這個字符的各個數(shù)據(jù)開始。一旦傳送開始，組成這個字符的各個數(shù)據(jù)位將被連續(xù)發(fā)送，并且每個數(shù)據(jù)位持續(xù)的時間是位將被連續(xù)發(fā)送，并且每個數(shù)據(jù)位持續(xù)的時間是相等的。接收端根據(jù)這個特點與數(shù)據(jù)發(fā)送端保持相等的。接收端根據(jù)這個特點與數(shù)據(jù)發(fā)送端保持同步，從而正確地恢復(fù)數(shù)據(jù)。收同步，從而正確地恢復(fù)數(shù)據(jù)。收/發(fā)雙方則以預(yù)發(fā)雙方則以預(yù)先約定的傳輸速率，在時鐘的作用下，傳送這個先約定的傳輸速率，在時鐘的作用下，傳送這個字符中的每一位。字符中的每一位。 在通信的數(shù)據(jù)流中

15、，字符間異步，字符內(nèi)部各在通信的數(shù)據(jù)流中，字符間異步，字符內(nèi)部各位間同步。位間同步。 異步通信方式的異步通信方式的“異步異步”主要體現(xiàn)在字符主要體現(xiàn)在字符與字符之間通信沒有嚴(yán)格的定時要求。然而，與字符之間通信沒有嚴(yán)格的定時要求。然而，一旦傳送開始，收一旦傳送開始，收/發(fā)雙方則以預(yù)先約定的傳發(fā)雙方則以預(yù)先約定的傳輸速率，在時鐘的作用下，傳送這個字符中的輸速率，在時鐘的作用下，傳送這個字符中的每一位。每一位。2 2）同步傳輸）同步傳輸在同步傳輸方式中，比特塊以穩(wěn)定的比特流在同步傳輸方式中，比特塊以穩(wěn)定的比特流的形式傳輸，數(shù)據(jù)被封裝成更大的傳輸單位，的形式傳輸，數(shù)據(jù)被封裝成更大的傳輸單位，稱為幀。每

16、個幀中含有多個字符代碼，而且稱為幀。每個幀中含有多個字符代碼，而且字符代碼與字符代碼之間沒有間隙以及起始字符代碼與字符代碼之間沒有間隙以及起始位和停止位。和異步傳輸相比，數(shù)據(jù)傳輸單位和停止位。和異步傳輸相比，數(shù)據(jù)傳輸單位的加長容易引起時鐘漂移。位的加長容易引起時鐘漂移。為了保證接收端能夠正確地區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)流中的每個數(shù)據(jù)為了保證接收端能夠正確地區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)流中的每個數(shù)據(jù)位，收發(fā)雙方必須通過某種方法建立起同步的時鐘。位，收發(fā)雙方必須通過某種方法建立起同步的時鐘?？梢栽诎l(fā)送器和接收器之間提供一條獨立的時鐘線路，可以在發(fā)送器和接收器之間提供一條獨立的時鐘線路，由線路的一端（發(fā)送器或者接收器）定期地在每個比由線

17、路的一端（發(fā)送器或者接收器）定期地在每個比特時間中向線路發(fā)送一個短脈沖信號，另一端則將這特時間中向線路發(fā)送一個短脈沖信號，另一端則將這些有規(guī)律的脈沖作為時鐘。些有規(guī)律的脈沖作為時鐘。這種技術(shù)在短距離傳輸時表現(xiàn)良好，但在長距離傳輸這種技術(shù)在短距離傳輸時表現(xiàn)良好，但在長距離傳輸中，定時脈沖可能會和信息信號一樣受到破壞，從而中，定時脈沖可能會和信息信號一樣受到破壞，從而出現(xiàn)定時誤差。另一種方法是通過采用嵌有時鐘信息出現(xiàn)定時誤差。另一種方法是通過采用嵌有時鐘信息的數(shù)據(jù)編碼位向接收端提供同步信息。的數(shù)據(jù)編碼位向接收端提供同步信息。 同步串行通信同步串行通信數(shù)據(jù)流中的字符與字符之間數(shù)據(jù)流中的字符與字符之間

18、和字符內(nèi)部的位與位之間都同步。和字符內(nèi)部的位與位之間都同步。 同步串行通信是以數(shù)據(jù)塊（字符塊）為同步串行通信是以數(shù)據(jù)塊（字符塊）為信息單位傳送，而每幀信息包括成百上千個信息單位傳送，而每幀信息包括成百上千個字符，因此傳送一旦開始，要求每幀信息內(nèi)字符，因此傳送一旦開始，要求每幀信息內(nèi)部的每一位都要同步。部的每一位都要同步。 串行通信的通信參數(shù)串行通信的通信參數(shù)1 1）數(shù)據(jù)的傳輸速度）數(shù)據(jù)的傳輸速度串行通信的傳輸受到通信雙方配備性能及通信線路的特性串行通信的傳輸受到通信雙方配備性能及通信線路的特性所左右，收、發(fā)雙方必須按照同樣的速率進行串行通信，所左右，收、發(fā)雙方必須按照同樣的速率進行串行通信，即

19、收、發(fā)雙方采用同樣的波特率。即收、發(fā)雙方采用同樣的波特率。我們通常將傳輸速度稱為波特率，指的是串行通信中每一我們通常將傳輸速度稱為波特率，指的是串行通信中每一秒所傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)，單位是秒所傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)，單位是bps。我們經(jīng)?？梢钥吹絻x器。我們經(jīng)?？梢钥吹絻x器或或Modem的規(guī)格書上都寫著的規(guī)格書上都寫著19200bps、38400bps，所，所指的就是傳輸速度。指的就是傳輸速度。 2 2）數(shù)據(jù)的傳送單位）數(shù)據(jù)的傳送單位一般串行通信端口所傳送的數(shù)據(jù)是字符型，若用來傳輸文件，一般串行通信端口所傳送的數(shù)據(jù)是字符型，若用來傳輸文件，則會使用二進制的數(shù)據(jù)型。當(dāng)使用字符型時，工業(yè)界使用到則會使用二進制的

20、數(shù)據(jù)型。當(dāng)使用字符型時，工業(yè)界使用到的有的有ASCIIASCII字符碼及字符碼及JISJIS字符碼；字符碼；ASCIIASCII碼使用了碼使用了8 8位形成一個位形成一個字符，而字符，而JISJIS碼則以碼則以7 7位形成一個字符。我們可以發(fā)現(xiàn)，歐美位形成一個字符。我們可以發(fā)現(xiàn)，歐美的設(shè)備多使用的設(shè)備多使用8 8位的字節(jié)，而日本的設(shè)備多使用位的字節(jié)，而日本的設(shè)備多使用7 7位為一個字位為一個字節(jié)。節(jié)。以實際的以實際的RS-232RS-232傳輸上看來，由于工業(yè)界常使用傳輸上看來，由于工業(yè)界常使用的的PLCPLC大多只是傳送文字碼，因此只要大多只是傳送文字碼，因此只要7 7位就可以位就可以將將A

21、SCIIASCII碼的碼的01270127碼表達(dá)出來（碼表達(dá)出來（2 2 7 7=128=128，共有，共有128128種組合方式），所有的可見字符也落在此范圍內(nèi)，種組合方式），所有的可見字符也落在此范圍內(nèi)，所以只要所以只要7 7個數(shù)據(jù)位就夠了。不同的情形下（看所個數(shù)據(jù)位就夠了。不同的情形下（看所使用的協(xié)議），會使用到不同的傳送單位。使用使用的協(xié)議），會使用到不同的傳送單位。使用多少位合成一個字節(jié)必須先行確定。多少位合成一個字節(jié)必須先行確定。3 3）起始位與停止位）起始位與停止位由于異步串行傳輸中并沒有使用同步脈沖作基準(zhǔn)，故接收由于異步串行傳輸中并沒有使用同步脈沖作基準(zhǔn)，故接收端完全不知道傳送

22、端何時將進行數(shù)據(jù)的傳送。發(fā)送端準(zhǔn)備端完全不知道傳送端何時將進行數(shù)據(jù)的傳送。發(fā)送端準(zhǔn)備要開始傳送數(shù)據(jù)時，發(fā)送端會在所送出的字符前后分別加要開始傳送數(shù)據(jù)時，發(fā)送端會在所送出的字符前后分別加上高電位的起始位（邏輯上高電位的起始位（邏輯0 0）及低電位的停止位（邏輯）及低電位的停止位（邏輯1 1），），它們分別是所謂的起始位和停止位，也就是說，當(dāng)傳送端它們分別是所謂的起始位和停止位，也就是說，當(dāng)傳送端要開始傳送數(shù)據(jù)時，便將傳輸線上的電位由低電位提升至要開始傳送數(shù)據(jù)時，便將傳輸線上的電位由低電位提升至高電位，而當(dāng)傳送結(jié)束后，再將電位降至低電位。高電位，而當(dāng)傳送結(jié)束后，再將電位降至低電位。 接收端會因起始

23、位的觸發(fā)（因電壓由低電位升接收端會因起始位的觸發(fā)（因電壓由低電位升至高電位）而開始接收數(shù)據(jù)；并因停止位的通知至高電位）而開始接收數(shù)據(jù)；并因停止位的通知（因電壓維持在低電位）而明確數(shù)據(jù)的字符信號已（因電壓維持在低電位）而明確數(shù)據(jù)的字符信號已經(jīng)結(jié)束；當(dāng)加入了起始位及停止位也才比較容易達(dá)經(jīng)結(jié)束；當(dāng)加入了起始位及停止位也才比較容易達(dá)到多字符的接收能力。起始位固定為到多字符的接收能力。起始位固定為1 1位，而停止位，而停止位則有位則有1 1、1. 51. 5、2 2位等多種選擇，如何選擇呢？只位等多種選擇，如何選擇呢？只要通信雙方協(xié)議通過即可，沒有強制規(guī)定。要通信雙方協(xié)議通過即可，沒有強制規(guī)定。4 4）

24、校驗位）校驗位 為了預(yù)防錯誤的產(chǎn)生，使用校驗位作為檢查的機為了預(yù)防錯誤的產(chǎn)生，使用校驗位作為檢查的機制。校驗位即是用來檢查所傳送數(shù)據(jù)的正確性的一制。校驗位即是用來檢查所傳送數(shù)據(jù)的正確性的一種核對碼，這之中又分成奇校驗與偶校驗兩種，分種核對碼，這之中又分成奇校驗與偶校驗兩種，分別是檢查字符碼中別是檢查字符碼中1的數(shù)目是奇數(shù)或偶數(shù)。的數(shù)目是奇數(shù)或偶數(shù)。 以偶校驗為例，以偶校驗為例，“A”的的ASCII碼是碼是41H（16進制），將它以進制），將它以2進制表示時，是進制表示時，是01000001其中其中1的數(shù)目是的數(shù)目是2，因此校驗位便是，因此校驗位便是0，使，使1的數(shù)目保持偶的數(shù)目保持偶數(shù)；同樣的

25、，校驗位是奇校驗時，數(shù)；同樣的，校驗位是奇校驗時，“A”的校驗的校驗位便是位便是1，使，使1的數(shù)目保持在奇數(shù)。接收者重新計的數(shù)目保持在奇數(shù)。接收者重新計算奇偶校驗位，如果新的計算值正確，那么表示算奇偶校驗位，如果新的計算值正確，那么表示正常。如果新的計算值錯誤，那么接收端就會收正常。如果新的計算值錯誤，那么接收端就會收到一些指示，表示此次接收的數(shù)據(jù)有誤。到一些指示，表示此次接收的數(shù)據(jù)有誤。 異步串行通信協(xié)議異步串行通信協(xié)議為了確保異步串行通信傳輸正確：為了確保異步串行通信傳輸正確：1 1）采用相反極性的起始位和停止位）采用相反極性的起始位和停止位/空閑位提供準(zhǔn)確空閑位提供準(zhǔn)確的時間基準(zhǔn)的時間基

26、準(zhǔn) 2 2）接收器在每位的中心采樣，以獲得最大的收）接收器在每位的中心采樣，以獲得最大的收/發(fā)時發(fā)時鐘頻率偏差容限鐘頻率偏差容限 3 3）接收器采用比傳送波特率更高頻率的時鐘來控制）接收器采用比傳送波特率更高頻率的時鐘來控制采樣時間，以提高采樣的分辨能力和抗干擾能力。采樣時間，以提高采樣的分辨能力和抗干擾能力。 例題：例題： 異步傳輸異步傳輸7位位ASCII碼，如果需要數(shù)據(jù)傳輸碼，如果需要數(shù)據(jù)傳輸速率為速率為240字符字符/秒，使用秒，使用1位奇偶校驗位和位奇偶校驗位和1位位停止位，則：停止位，則：1）波特率應(yīng)該是多少？）波特率應(yīng)該是多少？2）有效數(shù)據(jù)位傳輸位是多少？）有效數(shù)據(jù)位傳輸位是多少？

27、3）傳輸效率是多少？）傳輸效率是多少？答：答：1）波特率是）波特率是 (7位數(shù)據(jù)位位數(shù)據(jù)位+1位起始位位起始位+1位校驗位位校驗位+1位停止位位停止位)240 =2400b/s2）有效數(shù)據(jù)位傳輸位是）有效數(shù)據(jù)位傳輸位是 ：7240=1680b/s3）傳輸效率是：）傳輸效率是：1680/2400=70%RS-232串行串行接口接口RS-232C接口接口概述概述 目前目前RS-232CRS-232C是是PCPC機與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接機與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口，口，在在IBM PC機上的機上的COM1、COM2接口，就是接口，就是RS-232C接口。接口。 利用利用RS-2

28、32C串行通信接口可實現(xiàn)兩臺個人計算機的點對串行通信接口可實現(xiàn)兩臺個人計算機的點對點的通信；通過點的通信；通過RS-232C口可與其他外設(shè)（如打印機、邏口可與其他外設(shè)（如打印機、邏輯分析儀、智能調(diào)節(jié)儀、輯分析儀、智能調(diào)節(jié)儀、PLC等）近距離串行連接連接；等）近距離串行連接連接；通過通過RS-232C口連接調(diào)制解調(diào)器可遠(yuǎn)距離地與其他計算機口連接調(diào)制解調(diào)器可遠(yuǎn)距離地與其他計算機通信；將通信；將RS-232C接口轉(zhuǎn)換為接口轉(zhuǎn)換為RS-422或或RS-485接口，可實接口，可實現(xiàn)一臺個人計算機與多臺現(xiàn)場設(shè)備之間的通信；現(xiàn)一臺個人計算機與多臺現(xiàn)場設(shè)備之間的通信； 串行通信系統(tǒng)串行通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)終端設(shè)備數(shù)據(jù)

29、終端設(shè)備DTE數(shù)據(jù)源和目的地數(shù)據(jù)源和目的地數(shù)據(jù)通信設(shè)備數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE使數(shù)據(jù)符合線路要求使數(shù)據(jù)符合線路要求 RS-232C接口的接口的電氣特性電氣特性1. 應(yīng)保證電平在應(yīng)保證電平在( (515) )V之間之間 對于數(shù)據(jù)線：邏輯對于數(shù)據(jù)線：邏輯“1” ” = -3V - 15V， 邏輯邏輯“0” = +3V+15V對于控制信號：對于控制信號：接通狀態(tài)（接通狀態(tài)（ON）：）：即信號有效的電平即信號有效的電平 = = +3V15V斷開狀態(tài)（斷開狀態(tài)（OUT）：）：即信號無效的電平即信號無效的電平= - 3 - 15V。 2.必須進行電平轉(zhuǎn)換必須進行電平轉(zhuǎn)換 RS-232C接口采用的是負(fù)邏輯，其邏輯

30、電平接口采用的是負(fù)邏輯，其邏輯電平與與TTL電平不一樣，不能兼容。因此，為了實電平不一樣，不能兼容。因此，為了實現(xiàn)與現(xiàn)與TTL電路的連接，必須進行電平轉(zhuǎn)換。電路的連接，必須進行電平轉(zhuǎn)換。 目前可以使用新型電平轉(zhuǎn)換芯片目前可以使用新型電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232和和MAX232A（高速）雙組（高速）雙組RS-232C發(fā)送發(fā)送/接收器，接收器，實現(xiàn)實現(xiàn)TTL電平與電平與RS-232C電平雙向轉(zhuǎn)換。電平雙向轉(zhuǎn)換。 3.必須抗共模噪聲干擾必須抗共模噪聲干擾 RS-232C由于在發(fā)送器與接收器之間有公由于在發(fā)送器與接收器之間有公共信號地，不可能使用雙端信號，因此共模噪共信號地，不可能使用雙端信號，因此共模噪

31、聲很容易引入信號系統(tǒng)中，且噪聲幅度可高達(dá)聲很容易引入信號系統(tǒng)中，且噪聲幅度可高達(dá)好幾伏，這是迫使好幾伏，這是迫使RS-232C使用較高傳輸電壓使用較高傳輸電壓的主要原因。另一個原因是為了補償傳輸線上的主要原因。另一個原因是為了補償傳輸線上的信號衰減和沿線附加電平的影響。的信號衰減和沿線附加電平的影響。 4.4.處理好最大傳輸速率和最大傳輸線長度的關(guān)系處理好最大傳輸速率和最大傳輸線長度的關(guān)系 一般應(yīng)用情況下，一般應(yīng)用情況下，RS-232C的最高傳輸速率為的最高傳輸速率為20Kb/s，最大傳輸線長度為，最大傳輸線長度為30m。 RS-232C接口連接器接口連接器 公公 頭頭母母 頭頭RS-232C

32、接口的接口的機械特性機械特性接口連接器接口連接器DCD：用來表示用來表示DCE已經(jīng)接收到滿足要求的載波信號，已經(jīng)接收到滿足要求的載波信號，已經(jīng)接通通信鏈路，告知已經(jīng)接通通信鏈路，告知DTE準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。RXD：作用是接收作用是接收DCE發(fā)送的串行數(shù)據(jù)。發(fā)送的串行數(shù)據(jù)。TXD：作用是將串行數(shù)據(jù)發(fā)送到作用是將串行數(shù)據(jù)發(fā)送到DCE。在不發(fā)送數(shù)據(jù)時，。在不發(fā)送數(shù)據(jù)時，TXD保持邏輯保持邏輯“1”。DTR：當(dāng)該信號有效時，表示當(dāng)該信號有效時，表示DTE準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)至準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)至DCE，可以使用?？梢允褂谩ND：作用是為其他信號線提供參考電位。作用是為其他信號線提供參考電位。DSR：當(dāng)該

33、信號有效時，表示當(dāng)該信號有效時，表示DCE已經(jīng)與通信的信道接通，已經(jīng)與通信的信道接通，可以使用。可以使用。RTS：該信號用來表示該信號用來表示DTE請求向請求向DCE發(fā)送信號。當(dāng)發(fā)送信號。當(dāng)DTE欲發(fā)送數(shù)據(jù)時，將該信號置為有效，向欲發(fā)送數(shù)據(jù)時，將該信號置為有效，向DCE提出發(fā)送請求。提出發(fā)送請求。CTS：該信號是該信號是DCE對對RTS的響應(yīng)信號。當(dāng)?shù)捻憫?yīng)信號。當(dāng)DCE已經(jīng)準(zhǔn)備已經(jīng)準(zhǔn)備好接收好接收DTE發(fā)送的數(shù)據(jù)時，將該信號置為有效，通知發(fā)送的數(shù)據(jù)時，將該信號置為有效，通知DTE可以通過可以通過TXD發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送數(shù)據(jù)。RI：當(dāng)當(dāng)Modem（DCE）收到交換臺送來的振鈴呼叫信號時，）收到交換臺

34、送來的振鈴呼叫信號時，該信號被置為有效，通知該信號被置為有效，通知DTE對方已經(jīng)被呼叫。對方已經(jīng)被呼叫。 在通信速率低于在通信速率低于20Kb/s時，時，RS-232C所能直接連所能直接連接的最大物理距離為接的最大物理距離為15m。 電纜長度電纜長度 使用特制的低電容電纜也能有效地提高電纜長度使用特制的低電容電纜也能有效地提高電纜長度，可以達(dá)到，可以達(dá)到150m（500ft）甚至更多。）甚至更多。ft NpF/ft2500pFL RS-232C規(guī)定，若不使用規(guī)定，若不使用MODEM，則碼元的畸變要，則碼元的畸變要小于小于4%，驅(qū)動器的負(fù)載電容應(yīng)該小于，驅(qū)動器的負(fù)載電容應(yīng)該小于2500pF，則單

35、位，則單位（1ft）長度的電容值為）長度的電容值為NpF的電纜的長度應(yīng)該是：的電纜的長度應(yīng)該是：常用的常用的RS-232C連接連接1. 使用使用MODEM2. 不使用不使用MODEM3. 簡單連接簡單連接4. 4. 近距離通信線路連接近距離通信線路連接 當(dāng)當(dāng)2臺臺RS-232串口設(shè)備通信距離較近時（串口設(shè)備通信距離較近時（15m）時，需）時，需附加調(diào)制解調(diào)器（附加調(diào)制解調(diào)器（Modem）。）。 在在RS-232的應(yīng)用中，很少嚴(yán)格按照的應(yīng)用中，很少嚴(yán)格按照RS-232標(biāo)準(zhǔn)。其標(biāo)準(zhǔn)。其主要原因是因為許多定義的信號在大多數(shù)的應(yīng)用中并沒主要原因是因為許多定義的信號在大多數(shù)的應(yīng)用中并沒有用上。在許多應(yīng)用

36、中，例如有用上。在許多應(yīng)用中，例如Modem，只用了，只用了9個信號個信號（兩條數(shù)據(jù)線、六條控制線、一條地線）；在其它一些（兩條數(shù)據(jù)線、六條控制線、一條地線）；在其它一些應(yīng)用中，可能只需要應(yīng)用中，可能只需要5個信號（兩條數(shù)據(jù)線、兩條握手個信號（兩條數(shù)據(jù)線、兩條握手線、一條地線）；還有一些應(yīng)用，可能只需要數(shù)據(jù)線，線、一條地線）；還有一些應(yīng)用，可能只需要數(shù)據(jù)線，而不需要握手線，即只需要而不需要握手線，即只需要3個信號線。個信號線。 當(dāng)通信距離較近時，通信雙方不需要當(dāng)通信距離較近時，通信雙方不需要Modem，可以直接連接，可以直接連接，這種情況下，只需使用少數(shù)幾根信號線。最簡單的情況，在通這種情況下

37、，只需使用少數(shù)幾根信號線。最簡單的情況，在通信中根本不需要信中根本不需要RS-232C的控制聯(lián)絡(luò)信號，只需三根線（發(fā)送的控制聯(lián)絡(luò)信號，只需三根線（發(fā)送線、接收線、信號地線）便可實現(xiàn)全雙工異步串行通信線、接收線、信號地線）便可實現(xiàn)全雙工異步串行通信 個人計算機中的串行端口個人計算機中的串行端口在PC機上，有各種各樣的接頭，其中有兩個9針的接頭區(qū)，見圖5-1，這就是串行通信端口。PC機上的串行接口有多個名稱：232口、串口、通信口、COM口、異步口等。 COM1COM2查看串行端口信息查看串行端口信息 1 1查看設(shè)備信息查看設(shè)備信息進入Windows “我的電腦”系統(tǒng)屬性，在“設(shè)備管理器”列表中有

38、端口COM和LPT設(shè)備信息，如圖所示。 2 2查看端口屬性查看端口屬性選擇通信端口COM1，單擊右鍵，選擇“屬性”，可以查看端口的低級設(shè)置及其資源。 串行端口的中斷串行端口的中斷 中斷概念中斷概念中斷即中斷即IRQ（Interrupt Request）。）。CPU一般情一般情況下是連續(xù)進行工作，一旦外圍設(shè)備（如打印機、況下是連續(xù)進行工作，一旦外圍設(shè)備（如打印機、串行端口等）需要串行端口等）需要CPU處理事件時，就會通過處理事件時，就會通過硬件線路（即中斷線路）來通知硬件線路（即中斷線路）來通知CPU。CPU收收到通知后，就會停下正在做的工作，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行到通知后，就會停下正在做的工作，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行

39、外設(shè)的請求。外設(shè)的請求。 查看計算機內(nèi)各設(shè)備的中斷：查看計算機內(nèi)各設(shè)備的中斷：在Windows中，打開設(shè)備管理器，在“查看”菜單項選擇“依照類型排序資源”，打開中斷請求（IRQ）項，可以看到計算機中各設(shè)備的中斷分配信息，如圖所示。 計算機內(nèi)設(shè)備的地址計算機內(nèi)設(shè)備的地址 在計算機內(nèi)，每個設(shè)備都有一個地址。當(dāng)在計算機內(nèi)，每個設(shè)備都有一個地址。當(dāng)CPU需要傳送信息或者是從外圍設(shè)備讀取信息時，必須需要傳送信息或者是從外圍設(shè)備讀取信息時，必須知道信息在什么地方，這個地方就是地址。知道信息在什么地方，這個地方就是地址。 每個設(shè)備的地址都是不一樣的，這樣才能保證每個設(shè)備的地址都是不一樣的，這樣才能保證信息的

40、讀寫不會出錯。一個設(shè)備所要占用的地址可信息的讀寫不會出錯。一個設(shè)備所要占用的地址可能不止一個，如果需要占用多個地址，那么所占用能不止一個，如果需要占用多個地址，那么所占用的地址一般情況下是連續(xù)的。的地址一般情況下是連續(xù)的。查看計算機中各設(shè)備的地址：查看計算機中各設(shè)備的地址：在Windows中，打開設(shè)備管理器，在“查看”菜單項選擇“依照類型排序資源”，打開輸入/輸出（IO）項，可以看到計算機中各設(shè)備的地址分配信息，如圖所示。 串行端口的地址及寄存器串行端口的地址及寄存器COMl及及COM2的地址是的地址是3F83FF以及以及2F82FF，在這個范，在這個范圍內(nèi)的每個地址都有不同的功能，通過寄存器

41、就可以實現(xiàn)不圍內(nèi)的每個地址都有不同的功能，通過寄存器就可以實現(xiàn)不同的功能。同的功能。寄存器用來存放實現(xiàn)不同功能的信息。這些信息以位的形式寄存器用來存放實現(xiàn)不同功能的信息。這些信息以位的形式存儲，一般以一個字節(jié)作為一個單位。存儲，一般以一個字節(jié)作為一個單位。讀取寄存器就是讀取這些位所代表的狀態(tài)或功能。讀取寄存器就是讀取這些位所代表的狀態(tài)或功能。表表2-2表示出了表示出了COMI及及COM2的各地址所代表的寄存器。的各地址所代表的寄存器。 和和LPT端口一樣，串行口的基地址可以從端口一樣，串行口的基地址可以從BIOS數(shù)據(jù)區(qū)讀出。數(shù)據(jù)區(qū)讀出。表表2-3給出了給出了BIOS數(shù)據(jù)區(qū)中通信數(shù)據(jù)區(qū)中通信(C

42、OM)端口地址的位置，每端口地址的位置，每個地址占用個地址占用2字節(jié)。字節(jié)。串口通信調(diào)試串口通信調(diào)試 在進行串口開發(fā)之前，一般要進行串口調(diào)試，經(jīng)在進行串口開發(fā)之前，一般要進行串口調(diào)試，經(jīng)常使用的工具是常使用的工具是“串口調(diào)試助手串口調(diào)試助手”程序。它是一個程序。它是一個適用于適用于Windows平臺的串口監(jiān)視、串口調(diào)試程序。平臺的串口監(jiān)視、串口調(diào)試程序。它可以在線設(shè)置各種通信速率、通信端口等參數(shù)，它可以在線設(shè)置各種通信速率、通信端口等參數(shù)，既可以發(fā)送字符串命令，也可以發(fā)送文件，可以設(shè)既可以發(fā)送字符串命令，也可以發(fā)送文件，可以設(shè)置自動發(fā)送置自動發(fā)送/手動發(fā)送方式，可以十六進制顯示接收手動發(fā)送方式

43、，可以十六進制顯示接收到的數(shù)據(jù)等，從而提高串口開發(fā)效率。到的數(shù)據(jù)等，從而提高串口開發(fā)效率?！按谡{(diào)試助手串口調(diào)試助手”程序是串口開發(fā)設(shè)計人員必備的程序是串口開發(fā)設(shè)計人員必備的調(diào)試工具。調(diào)試工具。 PC機與機與PC機串口通信調(diào)試機串口通信調(diào)試 運行運行“串口調(diào)試助手串口調(diào)試助手”程序，首先設(shè)置串口號程序，首先設(shè)置串口號COM1COM1、波特、波特率率48004800、校驗位、校驗位NONENONE、數(shù)據(jù)位、數(shù)據(jù)位8 8、停止位、停止位1 1等參數(shù)（注意：等參數(shù)（注意：2 2臺計算機設(shè)置的參數(shù)必須一致），單擊臺計算機設(shè)置的參數(shù)必須一致），單擊“打開串口打開串口”按鈕，按鈕，在發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)輸入字符，比如在發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)輸入字符，比如“我是第一組，收到請回我是第一組，收到請回話！話！”，單擊，單擊“手動發(fā)送手動發(fā)送”按鈕，發(fā)送區(qū)的字符串通過按鈕，發(fā)送區(qū)的字符串通過COM1口發(fā)送出去；如果聯(lián)網(wǎng)通