8.2 项目备战：串行接口的相关知识
任务8.2.1 了解串行接口标准
1.RS-232C标准

美国电子工业协会EIA制定的通用标准串行接口 设计目的是用于连接调制解调器
现已成为数据终端设备 DTE （例如计算机）与数据通信 设备DCE（例如调制解调器）的标准接口
可实现远距离通信，也可近距离连接两台微机
任务8.2.1 了解串行接口标准（续1-10）
•RS-423A总线
•美国电子工业协会在1987年提出了RS-423A总线标准 •该标准的主要优点是在接收端采用了差分输入，对共模干扰信号有 较高的抑制作用，提高了通信的可靠性。 •RS-423A用-6V表示逻辑“1”，用+6V表示逻辑“0” 。
•RS-422A总线

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8.1 项目开篇：串行接口与串行通信（续0-3） 同步通信



以一个数据块（帧）为传输单位，每个数据块附加1个或2 个同步字符，最后以校验字符结束 同步通信的数据传输效率和传输速率较高，但硬件电路比 较复杂 串行同步通信主要应用在网络当中 最常使用高级数据链路控制协议HDLC 一帧 ~ ~ 同步字符
学习进度
项目教学安排6学时，实训6学时。
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8.1 项目开篇：串行接口与串行通信

串行通信：将数据分解成二进制位用一条信号线，一位 一位顺序传送的方式 串行通信的优势：用于通信的线路少，因而在远距离通 信时可以极大地降低成本 串行通信适合于远距离数据传送，也常用于速度要求不 高的近距离数据传送 串行通信中的 I/O 接口称为串行接口。串行接口同外围 设备之间的数据传送是串行的 串行接口在发送时要实行并——串转换，接收时要实行 串——并转换。因此串行通信的接口技术较复杂，数据 传输速度较慢。
•RS-422A总线采用平衡输出的发送器，差分输入的接收器。 •RS-422A 的 输 出 信 号 线 间 的 电 压 为 ±2V ， 接 收 器 的 识 别 电 压 为 ±0.2V。 •在高速传送信号时，应该考虑到通信线路的阻抗匹配，一般在接收 端加终端电阻以吸收掉反射波。电阻网络也应该是平衡的。

任务8.2.1 了解串行接口标准（续1-9）



发送方将计算机发送的数字信号转换为模拟信号，送到电话线路上；接收 方将接收到的模拟信号转换为数字信号，送计算机处理。 当计算机准备就绪时，向MODEM发送DTR*，MODEM接收到后，若同 意通信，则向计算机回送DSR*，于是“握手”成功。 当计算机准备发送数据时，向 MODEM 发送 RTS*， MODEM接收到后， 若同意发送，则向计算机回送CTS*，于是，“握手”成功。


属于网络层次结构中的最低层：物理层
任务8.2.1 了解串行接口标准（续1-1） RS-232C的引脚定义

RS-232C接口标准使用一个25针连接器 绝大多数设备只使用其中 9个信号，所以就有了9针连接 器 232C包括两个信道：主信道和次信道 次信道为辅助串行通道提供数据控制和通道，但其传输 速率比主信道要低得多，其他跟主信道相同，通常较少 使用
异 步 通 信 数 据 格 式
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8.1 项目开篇：串行接口与串行通信（续0-2） 数据传输速率

数据传输速率也称比特率（Bit Rate）

每秒传输的二进制位数bps 字符中每个二进制位持续的时间长度都一样，为数据传输速率 的倒数

当进行二进制数码传输，且每位时间长度相等时，比特 率还等于波特率（Baud Rate） 过去，串行异步通信的数据传输速率限制在 50 bps 到 9600 bps之间。现在，可以达到115200 bps甚至更高
本项目主要讲解串行通信的基本知 识，包括串行异步通信、串行同步通信 以及它们的传输方式，并从应用的角度 介绍了8251A芯片的工作原理和接口电 路。
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项目八 串行接口与通信技术 学习目标
□理解串行异步通信和同步通信的基本概念，并了解
它们的优缺点。
□理解串行通信单工、半双工、全双工工作方式。 □理解通信协议。 □掌握 8251A 的工作原理，并能熟练设计接口电路。

任务8.2.1 了解串行接口标准（续1-2）
RS-232C的引脚（1）


TxD：发送数据 串行数据的发送端 RxD：接收数据 串行数据的接收端
任务8.2.1 了解串行接口标准（续1-3）
RS-232C的引脚（2）

RTS：请求发送

当数据终端设备准备好送出数据时，就发出有效的RTS信号，用 于通知数据通信设备准备接收数据

TxC：发送器时钟

控制数据终端发送串行数据的时钟信号

RxC：接收器时钟

控制数据终端接收串行数据的时钟信号
任务8.2.1 了解串行接口标准（续1-7）
RS-232C的电气特性

232C接口采用EIA电平

高电平为＋3V～＋15V 低电平为－3V～－15V 实际常用±12V或±15V
MCL488

CTS：清除发送（允许发送）

当数据通信设备已准备好接收数据终端设备的传送数据时，发出 CTS有效信号来响应RTS信号

RTS和CTS是数据终端设备与数据通信设备间一对用于数 据发送的联络信号
任务8.2.1 了解串行接口标准（续1-4）
RS-232C的引脚（3）

DTR：数据终端准备好

通常当数据终端设备一加电，该信号就有效，表明数据终端设 备准备就绪

CD：载波检测（DCD）

当本地调制解调器接收到来自对方的载波信号时，该引脚向数 据终端设备提供有效信号

RI：振铃指示

当调制解调器接收到对方的拨号信号期间，该引脚信号作为电 话铃响的指示、保持有效
任务8.2.1 了解串行接口标准（续1-6）
RS-232C的引脚（5）

保护地（机壳地）

起屏蔽保护作用的接地端，一般应参照设备的使用规定，连接到 设备的外壳或大地

与CPU接口的信号线
8251A与外设的接口信号
时钟，电源和地
任务8.2.3 8251A的引脚功能（续1）
1.与CPU接口的信号线




CS* ：片选信号，低电平有效，它由 CPU 的地址信号通过译码后 得到。 D0～D7：8位，三态，双向数据线，与系统的数据总线相连。 RD*：读信号，低电平有效，与系统的相连。 WR*：写信号，低电平有效，与系统的相连。 C/D* ：控制口 / 数据口选择信号，用来区分当前读 / 写的是数据 还是控制信息或状态信息。 TXRDY：发送器准备好信号，高电平有效。 TXE：发送器空信号，高电平有效。 RXRDY：接收器准备好信号。 SYNDET：同步检测信号，只用于同步方式。
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书名：微机原理与接口技术项目教程 ISBN： 978-7-111-43874-8 作者：姜荣 出版社：机械工业出版社 本书配有电子课件
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项目八
串行接口与通信技术
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项目八 串行接口与通信技术 项目导读
•数据总线缓冲器
•数据总线缓冲器是CPU与8251A之间的数据接口。
•读/写控制电路
•读/写控制电路用来配合数据总线缓冲器的工作。
•调制解调控制电路
•当计算机进行远程通信时，利用调制解调控制电路提供的一组通用 的控制信号，使8251A可直接与调制/解调器相连。
任务8.2.3 认识并了解8251A的引脚功能
•两种工作方式
•同步传送方式
•可选用内同步传送或外同步传送，能自动插入同步字符；并且内部能自 动检测同步字符，从而实现同步。
•8251A也允许同步方式下增加奇/偶校验位进行校验；
•异步方式
•在异步传送方式中，时钟频率为传输波特率的 1， 16或 64倍，用1位作 为奇/偶校验。1个启动位。 •可以检查假启动位，能自动检测和处理终止字符。
•RS-485总线
•RS-485适用于收发双方共用一对线进行通信，也适用于多个点之间 共用一对线路进行总线方式联网，通信只能是半双工的。
任务8.2.2 了解可编程串行接口芯片 8251A内部结构

8251A是通用同步/异步接收发送器
适合与各种微处理器连接的高性能串行通信接口 芯片。

任务8.2.2 8251A内部结构
数据1 数据2
~ ~
数据n
校验字符
8.1 项目开篇：串行接口与串行通信（续1）
1. 数据传送方式
单工 半双工
A站 B站
A站
B站
全双工
A站
B站
8.1 项目开篇：串行接口与串行通信（续2） 2. 信号传输方式

基带传输方式

在传输线路上直接传输不加调制的二进制信号 传送线的频带较宽，传输的数字信号是矩形波 基带传输方式仅适宜于近距离和速度较低的通信。 也称载波传输方式，需要调制解调器对信号进行一定的处理
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项目八 串行接口与通信技术 学习建议
在理解串行异步通信、同步通信的基础上，理
解通信协议，并把重点放在8251A工作原理上，并 能根据需要设计合理的接口电路。本项目重点是可 编程串行接口芯片8251A的特性、初始化命令字及 应用。本项目难点在于对8251A的初始化及应用。

频带传输方式