0 数字信号
1
1
0
1
0
0
0
1
(a)调幅
按数字信号的 值改变载波信 号的幅度 按数字信号的 值改变载波信 号的频率 按数字信号的 值改变载波信 号的相位
(b)调频
(c)调相
7.4.2 串行通信接口标准
一、EIA RS－232C/CCITT V.24标准 • EIA RS—232C，1969年，适合于DTE和 DCE之间相互连接与通信的串行通信规程。 （1987年11月，经修改正式命名为RS— 232D） DTE－Data Terminal Equipment DCE－Data Communication Equipment。
CCITT 信号名
插 脚 号 1
机壳地
101
103 104
发送数据
2 3 接收数据
载波检测
105 终 4 106 5
请求发送
允许发送 Modem就绪
本 地 Modem
远 程 Modem
计 算 机
107 端 6
信号地 102
109 108 125 7 8 20 22 载波检测 终端就绪
电话线
பைடு நூலகம்
呼叫指示
7.4 串行通信及8250接口芯片
•通信概念 数据在单条1位宽的传输线上按时间先 后一位一位地传送；节省传输线（优点）； 数据传输率较低（缺点）。 主要适用于长距离、低速率的通信中。 •常用物理标准(RS-232) •8250通信控制器
基本概念
1. 通信方式
– – – – 串行与并行 单工、半双工、全双工 异步通信的字符编码 同步与异步通信
• 例：SDLC/HDLC帧格式： • 假定数据长度为2048位， 通信效率为：2048/（2048＋48）＝97% 协议开销仅为3％ • 一般公式：SDLC/HDLC协议开销＝1.0－ N/(N+48)，其中N为发送数据的比特数。
标志 01111110 地址 8位 控制 8位 标志 01111110
8251
外部的 时钟电路 1MHz CLK 8253 OUT N分频 移位脉冲
19.2KHz
÷1，÷16，„
串行通信控制器
• Intel 8250 16C50 16C550 16C552 16C554 • Intel 8251 • MCS-51等片上集成了串行通信接口
– TxD RxD 引脚 – SBUF SCON寄存器 – T1(or T2)波特率时钟发生器
4种相位（0，90，180，270） 每种相位有两种振幅值
900 101 001 1800 110 010 000 011 111 2700 100
→实现 3位/波特 调制
00
• 标准 波特率系列：50，75，110，150， 300，600，1200，„„
调制与解调——信号远传
• 传统电话网是模拟通信系统，传输话音信 息为主。要在电话网上传送数字信号，必 须经过调制和解调。 • 实现设备称为“调制解调器”（Modulator Demodulator－Modem） • 方法：选取音频范围某一频率的正（余） 弦模拟信号作为载波，用以运载所要传送 的数字信号。要用传送的数字信号改变载 波信号的幅值、频率或相位，使之在信道 上传送；到达信道另一端，再将数字信号 从载波中取出。
– 传输率——10M bps – 传输距离——10m（10M bps）～1000m（100k bps）
异步(Asynchronous)通信字符编码
• 以字符为单位传输 • 帧的组成： “起止同步式” • 效率、时钟的准确性要求
[例10-1]
某异步通信的波特率为4800，8个数据 位，无校验位，一个停止位。试估算每个 字符传输所需要的时间。 解：起始位1位，8位数据位，无校验 位，一个停止位，则一个字符的编码为 1+8+0+1=10位。 波特率为4800，即4800位/秒，传输10 位所需要的时间是10/4800≈0.002083秒， 即2.083毫秒。
设备A 发送器
Data flow
设备B 接收器
半双工通信
半双工（Half Duplex） 特点：数据可以在两个方向上进行传送，但 是这种传送绝不能同时进行。 【双向，但不同时】
设备A
发送器/ 接收器
Data flow
设备B
接收器/ 发送器
全双工通信
设备A 设备B
发送器/ 接收器
接收器/ 发送器
全双工（Full Duplex） 特点：能够在两个方向同时进行数据传送。
三、RS-449及RS-422A，RS-423A
• EIA RS-449，机械及功能特性（9针，37针）， 1977.11 • EIA RS-423A，采用“非平衡接口电路”，1978.9
– 传输率——300k bps – 传输距离——10m（300k bps）～1000m（3k bps）
• EIA RS-422A，采用“平衡接口电路”，1978.9
数据场
CRC 8位
CRC 8位
3. 发送时钟和接收时钟
CLK(主时钟) 数据输入寄存器 输入移位寄存器
RxD （串行数据输入）
输入移位脉冲
RxC
接收时钟
÷1，÷16，÷32 数据输出寄存器 输出移位寄存器
TxD
（串行数据输出）
TxC
发送时钟
÷1，÷16，÷32
输出移位脉冲
4. 波特率因子
fclk（时钟频率）＝波特率因子＊波特率 • 波特率因子：数据传输率（波特率）与时钟频率 之间的比例系数 • 给定时钟频率，选择不同的波特率因子可得到不 同的波特率。 例如：f = 19.2 kHz，若选波特率因子为16，则波 特率为1200 bps。 • 若选定波特率因子和波特率，则相应的确定了对 时钟频率的要求。 1200＊16＝19200（时钟频率）→若外部时钟电路的 频率F＝1Mhz，需用8253分频，试计算分频系数 （8253的计数初值）＝？ • 计数初值＝时钟频率／（波特率＊波特率因子）
2. 通信速率与波特率
3. 调制解调器
串行与并行辨析
• 串行通信：同一字符（7~8位）的各位依 次传输； • 并行通信：字符各位同时传输； • 字符与字符之间总串行传输的。 • 优缺点比较 同等技术条件下的速度； 成本（硬件成本、传输协议的兼容性）；
单工通信
单工（Simplex) 特点：仅能进行一个方向的数据传送
＋15V ＋5V －5V －15V
“0”
转换区
“0”
转换区 2V噪声容限
＋3V
－3V
“1”
“1”
－15V
常用9芯与25芯通信电缆引脚
名称 Carrier Detect Receive Data Transmit Data Data ternimal Ready Signal Groung Data Set Ready Request to Send Clear to Send Ring indicator 缩写 注解 CD 载波检测 RxD 接收数据 TxD 发送数据 DTR 数据终端就绪 GND 信号地 DSR 数据装置就绪 RTS 请求发送 CTS 清除发送 振铃指示 RI DB25 DB9 8 1 3 2 2 3 20 4 7 5 6 6 4 7 5 8 22 9
7.4.3
串行接口的基本结构与功能
8250的引脚图
系列产品 16C50 16C550
16C552
16C554 价值：与其兼 容的16C55X 已经成为工业 标准
8250串行通信控制器内部模块
内部寄存器
2
3
在PC机上的端口地址
发送方
接收方
原理图
同步方式（Synchronous）
• 实现原理：数据线、时钟线 • 具体实现：增加导线、增加信道、锁相环提 取同步时钟、数据与时钟编码（曼切斯特） • 串行同步通信信息格式及其工作特点： • 面向位的传输（相对于字符） • 效率高，成本高
同步字符（SYN1)
同步字符（SYN2)
数据（DATA)
„
*同步通信的效率（协议开销）
呼叫指示
V.24/RS-232C 信号连接与定时关系 a)信号线连接
1.电气信号特性（信号电平的规定）
• • 采用负逻辑：＋5V～＋15V——逻辑0 －5V～－15V——逻辑1 RS-232C电平与TTL电平之间的转换
电平转换电路
＋15V
TTL电平→RS-232C电平：MC1488 RS-232C电平→TTL电平：MC1489
2. 数据传输率
• 波特率——单位时间内通过信道传输的离散状态 的个数。（一个状态携带若干2进制信息） 【例如，每秒传送1个离散状态，则波特率为1】 • 每秒传输的二进制位数，单位为bps（bit per second ）也称比特率。 • 在计算机中，一个离散状态的含义为高、低两种 电平，分别代表逻辑值“1”和“0”，所以状态的 信息量为1bit，此时波特率与比特率刚好一致。 • 但在其他一些场合（例如通信中采用的“相一幅” 复合调制技术一个“符号”的信息含量就不是一 个比特，此时，波特率就不等于比特率。