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  • 发布时间:2020-01-19 10:55
  •   串口通信是指采用串行通信协议(serialmunication)在一条信号线上将数据一个比特一个比特地逐位进行传输的通信模式。

      在串行通信中,数据在1位宽的单条线上进行传输,一个字节的数据要分为8次,由低位到高位按顺序一位一位的进行传送。

      串行通信的数据是逐位传输的,发送方发送的每一位都具有固定的时间间隔,这就要求接收方也要按照发送方同样的时间间隔来接收每一位。不仅如此,接收方还必须能够确定一个信息组的开始和结束。

      同步通信(SYNC:synchronousdatamunication)是指在约定的通信速率下,发送端和接收端的时钟信号频率和相位始终保持一致(同步),这样就了通信双方在发送和接收数据时具有完全一致的定时关系。

      同步通信把许多字符组成一个信息组(信息帧),每帧的开始用同步字符来,一次通信只传送一帧信息。在传输数据的同时还需要传输时钟信号,以便接收方可以用时针信号来确定每个信息位。

      同步通信的优点是传送信息的位数几乎不受,一次通信传输的数据有几十到几千个字节,通信效率较高。同步通信的缺点是要求在通信中始终保持精确的同步时钟,即发送时钟和接收时钟要严格的同步(常用的做法是两个设备使用同一个时钟源)。

      异步通信(ASYNC:asynchronousdatamunication),又称为起止式异步通信,是以字符为单位进行传输的,字符之间没有固定的时间间隔要求,而每个字符中的各位则以固定的时间传送。

      在异步通信中,收发双方取得同步是通过在字符格式中设置起始位和停止位的方法来实现的。具体来说就是,在一个有效字符正式发送之前,发送器先发送一个起始位,然后发送有效字符位,在字符结束时再发送一个停止位,起始位至停止位构成一帧。停止位至下一个起始位之间是不定长的空闲位,并且起始位为低电平(逻辑值为0),停止位和空闲位都是高电平(逻辑值为1),这样就了起始位开始处一定会有一个下跳沿,由此就可以标志一个字符传输的起始。而根据起始位和停止位也就很容易的实现了字符的界定和同步。

      显然,采用异步通信时,发送端和接收端可以由各自的时钟来控制数据的发送和接收,这两个时钟源彼此,可以互不同步。

      异步通信传输的数据格式由起始位(startbit)、数据位(databit)、奇偶校验位(paritybit)和停止位(stopbit)组成,如图1所示(该图中未画出奇偶校验位,因为奇偶检验位不是必须有的,如果有奇偶检验位,则奇偶检验位应该在数据位之后,停止位之前)。

      (1)起始位:起始位必须是持续一个比特时间的逻辑0电平,标志传输一个字符的开始,接收方可用起始位使自己的接收时钟与发送方的数据同步。

      (2)数据位:数据位紧跟在起始位之后,是通信中的真正有效信息。数据位的位数可以由通信双方共同约定,一般可以是5位、7位或8位,标准的ASCII码是0~127(7位),扩展的ASCII码是0~255(8位)。传输数据时先传送字符的低位,后传送字符的高位。

      (3)奇偶校验位:奇偶校验位仅占一位,用于进行奇校验或偶校验,奇偶检验位不是必须有的。如果是奇校验,需要传输的数据总共有奇数个逻辑高位;如果是偶校验,需要传输的数据总共有偶数个逻辑高位。

      举例来说,假设传输的数据位为01001100,如果是奇校验,则奇校验位为0(要确保总共有奇数个1),如果是偶校验,则偶校验位为1(要确保总共有偶数个1)。

      由此可见,奇偶校验位仅是对数据进行简单的置逻辑高位或逻辑低位,不会对数据进行实质的判断,这样做的好处是接收设备能够知道一个位的状态,有可能判断是否有噪声干扰了通信以及传输的数据是否同步。

      (4)停止位:停止位可以是是1位、1.5位或2位,可以由软件设定。它一定是逻辑1电平,标志着传输一个字符的结束。

      (5)空闲位:空闲位是指从一个字符的停止位结束到下一个字符的起始位开始,表示线处于空闲状态,必须由高电平来填充。

      (3)接着就可以开始输出数据位了,发送端首先输出数据的最低位D0,然后是D1,最后是数据的最高位。

      (6)如果没有信息需要发送,发送端输出逻辑1(空闲位),如果有信息需要发送,则转入步骤(2)。

      在异步通信中,接收端以接收时钟和波特率因子决定每一位的时间长度。下面以波特率因子等于16(接收时钟每16个时钟周期使接收移位寄存器移位一次)为例来说明。

      (2)当计到8个时钟的时候,对输入信号进行检测,若仍然为低电平,则确认这是起始位,而不是干扰信号。

      (4)再隔16个接收时钟,对输入信号检测一次,把对应的值作为D1位数据,直到全部数据位都输入。

      (6)接收到的数据位个数和校验位之后,通信接口电希望收到停止位(逻辑1),若此时未收到逻辑1,说明出现了错误,在状态寄存器中置“帧错误”标志;若没有错误,对全部数据位进行奇偶校验,无校验错时,把数据位从移位寄存器中取出送至数据输入寄存器,若校验错,在状态寄存器中置“奇偶错”标志。

      (1)发送时钟:发送数据时,首先将要发送的数据送入移位寄存器,然后在发送时钟的控制下,将该并行数据逐位移位输出。

      (2)接收时钟:在接收串行数据时,接收时钟的上升沿对接收数据采样,进行数据位检测,并将其移入接收器的移位寄存器中,最后组成并行数据输出。

      常用的串口接头有两种,一种是9针串口(简称DB-9),一种是25针串口(简称DB-25)。每种接头都有公头和母头之分,其中带针状的接头是公头,而带孔状的接头是母头。9针串口的外观如图2所示。

      由图2可以看出,在9针串口接头中,公头和母头的管脚定义顺序是不一样,这一点需要特别注意。那么,这些管脚都有什么作用呢?9针串口和25针串口常用管脚的功能说明如图3所示。

      常用的串行通信接口标准有RS-232C、RS-422、RS-423和RS-485。其中,RS-232C作为串行通信接口的电气标准定义了数据终端设备(DTE:dataterminalequipment)和数据通信设备(DCE:datamunicationequipment)间按位串行传输的接口信息,合理安排了接口的电气信号和机械要求,界范围内得到了广泛的应用。

      由此可见,RS-232C是用正负电压来表示逻辑状态,与晶体管-晶体管逻辑集成电(TTL)以高低电平表示逻辑状态的正好相反。

      (1)数据装置准备好(DSR),有效状态(ON)表示数据通信设备处于可以使用状态。(2)数据终端准备好(DTR),有效状态(ON)表示数据终端设备处于可以使用状态。

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