第 n个 字 符 奇 偶 校 验 位 0/1 0/1 0/1 第 n＋ 1个 字 符
起 始 位 … 1 0
数据位 0/1 0/1 0/1 0/1
停 止 位 1 1
空 闲 位 1
起 始 位 0
数据位 0/1 0/1 …
低位
高位 (a) 第 n个 字 符 第 n＋ 1个 字 符 奇 偶 校 验 位
奇 偶 校 验 位 0/1 0/1
信号的调制与解调
数据通信传输的是数字信号，要求传送线的频带 很宽，若传输带宽很窄，直接传输数字信号，信号就 要发生畸变。 因此，需用调制器将数字信号转换成 模拟信号，经传输后再用解调器将其转换成数字信号。 根据载波 Asin(t + ) 的三个参数：幅度、频率、相 位，常用的调制技术：
–幅度调制 Amplitude-Modulating (AM)
例1：一个异步串行发送器，发送具有8位数据位的字符，在 系统中使用一个奇偶校验位和两个停止位。若每秒发送100个 字符，则其波特率为多少 ？
格式 起始位 0 0/1 0/1 数据位 校验位 0/1 1 1 停止位
一个字符
100*（1+8+1+2）=1200 bps
例2：一个异步串行发送器，发送具有7位数据位的字符,传送波 特率为1800，字符格式为：1个奇偶校验位，1个停止位，问， 十秒钟内传送了多少个字符? 10 * 1800/(1+7+1+1) = 1800
(3) 全双工(Full Duplex)通信模式：该模式下设备A 或B均能在发送的同时接收数据。
3.数据传输率 数据传输率是指每秒钟传送的二进制位数。 设计算机数据传送的速率是120字符/s，而每个字 符假设有10个比特(bit)位(包括1个起始位、7个数 据位、1个奇偶校验位和1个停止位)，则其波特率 为：120字符/s10 bit/字符=1200 bit/s=1200波特 每个数据位的传送时间Td为波特率的倒数： Td ＝1/1200＝0.000 833 s＝0.833 ms 最常用的波特率有110、300、600、1200、1800、 2400、4800、9600和19200。通常用选定的波特 率除以10来估计每秒钟可以传送的字符数。 4.发送/接收时钟 用时钟来检测每一位数据的位宽度。 5.波特率因子K：每BIT占用的时钟周期数。 K=接接收或发送时钟频率/比特率, 可取1， 16，32，64
图10-4 同步传送数据格式 (a) 单同步数据格式；(b) 双同步数据格式
10.2 可编程串行接口芯片8251A
一、8251A的基本性能
8251A是可编程的串行通信接口芯片，基本性能： 1．两种工作方式： 同步方式，异步方式。 同步方式下，波特率为0~64K，异步方式下，波特率为0~19.2K。 2．同步方式下的格式 每个字符可以用5、6、7或8位来表示，并且内部能自动检 测同步字符，从而实现同步。除此之外，8251A也允许同步方式下增 加奇/偶校验位进行校验。 3．异步方式下的格式 每个字符也可以用5、6、7或8位来表示，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。并能根据 编程为每个数据增加1个、1．5个或2个停止位。可以检查假启动位， 自动检测和处理终止字符。 4．全双工的工作方式 其内部提供具有双缓冲器的发送器和接收器。 5．提供出错检测 具有奇偶、溢出和帧错误三种校验电路。
用于同步通信的数据格式有很多种，图11-4给出 了常见的几种。图中，除数据场的字节数不受限制外， 其他均为8位。
同步字符
数据场
CRC 校验字符 1 CRC 校验字符 2 (a)
同步字符 1 同步字符 2 数据场 (b)
CRC 校验字符 1 CRC 校验字符 2
标志符 地址符 CRC 校验 CRC 校验 标志符 图 (a) 为单同步数据格式，传送一帧数据仅使用一个同步字。 数据场 01111110 8位 字符 1 字符 2 01111110
–频移键控法 Frequency-Shift Keying (FSK)
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
0
0
1
1
0
0
1
0
1
1
0

用调幅正弦波表示数字1和0
用两种不同频率正弦波表示数字1和0
数字信号
模拟信号
数字信号
A计算机
MODEM
MODEM
B计算机
5．串行通信的格式
在数据通信中为使收、发信息准确，收发两端的 动作必须相互协调配合。这种协调收发之间动作的措 施称为“同步”。在串行通信中数据传送的“同步” 方式有异步传送和同步传送两种。
字符
0 0 /1 0 /1 0 /1 0 /1 0 /1 0 /1 0 /1 0 /1 1
0 0 /1 0 /1
低位
高位
图10-3C 起始位至两个停止位构成一帧的异步传送格式
字符格式中个位的意义： 起始位：每个字符的开始必须是持续一个比特 ( 一位 ) 时间的逻辑“0”电平，标志着一个字符的开始。 数据位：有58位，紧跟起始位之后，是字符中的有效 数据位。传送字符时，先送低位，后送高位。 奇偶校验位：仅占一位。可根据需要设置为奇校验或 偶校验，也可以不设校验位。 停止位：可设置为1位、1.5位或2位，并规定为逻辑 “1”状态。
停 止 位 1
起 始 位 0
数据位
停 止 位 1
起 始 位 0
图 有 10 空 3 闲 位异 ；步 传 无送 空数 闲据 位格 式 A
(a) (b)
数据位 0/1 0/1 …
0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1
低位 (b)
高位
字符 起始位 1 数据位 校验位 停止位 1 空闲位 1 1
字符格式即字符的编码形式及规定。 如规
定每个传送的数据字符由四个部分组成：1个起始位、 5～8个数据位、1个奇偶校验位以及1～2个停止位。 图 10-3 示出了这种串行字符编码格式。
起始位后面， 紧跟着要传送字符的最低位，每个字
符的结束，是一个高电平的停止位。起始位至停止位
构成一帧。
异步通信的字符格式：字符格式即字符的编码形式及规定
串行通信的特点: 数据一位一位地顺序传送，只占用 一条传输线，它可由两种方式来实现：一种 是依靠软件来实现串行数据传送(如图10-1所 示中的D0-D7中的某一位,按一定的时间间隔 来把数据转变成序列脉冲的形式)；另一种是 通过专用的通信接口， 将并行数据转换为串 行数据。 并行通信的特点: 数据有多少位就要有多少传输线，所 以数据线较多。
串行接口及可编程接口芯片8251A
10.1串行传输的基本概念
10.1.1串行通信的基本概念
在计算机数据通信中，有两种基本的数据传送方式： 串行通信与并行通信。
串行通信 : 计算机之间以及计算机与一些常用的外 部设备之间的数据交换，往往需要采用串行通信的方式。 在计算机远程通信中，串行通信更是一种不可缺少的通 信方式。串行通信中只需要一条数据传输线，所以串行 通信可以节省传送线。在位数较多、传输距离较长的情 况下，这个优点更为突出，但串行通信的速度比并行通 信的的速度要低的多。
(a)
B 发送器 接收器
(b)
B 接收器 发送器
(c)
图 10-2串行通信中数据的传送模式 (a) 单工通信模式 (b) 半双工通信模式 (c) 全双工通信模式
(1) 单工 (Simplex) 通信模式：该模式仅能进行一个 方向的数据传送，数据只能从发送器 A 发送到接收器 B 。
(2) 半双工 (Half Duplex) 通信模式：该模式能够在 设备 A 和设备 B 之间交替地进行双向数据传送。即数据 可以在一个时刻从设备 A 传送到设备 B ，而另一时刻可 以从设备B传送到设备A，但不能同时进行。
1、发送器 发送器由发送缓冲器和发送控制电路两部分组成。 采用异步方式，则由发送控制电路在其首尾加上 起始位和停止位，然后从起始位开始，经移位寄存器从数 据输出线TXD逐位串行输出。 采用同步方式，则在发送数据之前，发送器将 自动送出1个或2个同步字符，然后才逐位串行输出数据。 如果CPU与8251A之间采用中断方式交换信息， 那么TxRDY可作为向CPU发出的中断请求信号。当发送器中 的8位数据串行发送完毕时，由发送控制电路向CPU发出 TxE有效信号，表示发送器中移位寄存器已空。
当接收端检测到一个完整的同步字后，就连续接收数据。一 (c)
标志符 地址符 控制符 CRC 校验 CRC 校验 标志符 帧数据结束，便进行 16位的循环冗余校验 (Cyclic Redundancy 数据场 01111110 8位 8位 字符 1 字符 2 01111110 (d) Check)——CRC校验，以校验所传送的数据中是否出现错误。 数据场 CRC 校验字符 1 CRC 校验字符 2 图 (b)为双同步数据格式，这时利用两个同步字进行同步。 (e)
（1） 异步通信
异步传送，是指发送设备和接收设备在约定的波 特率(每秒钟传送的位数)下，不需要严格的同步，允 许有相对的延迟。即两端的频率差别在1/10以内，就 能正确地实现通信。在进行异步传送时必须确定字符 格式及波特率。
1）字符格式： 在异步通信中， 两个计算机之间如正确的实 现数据的传输必须满足下面的两个规定： （1）字符格式：
D0 D1 发 送 方 D6 D7
8位数据线 0 1 0 1 0 1 1 0
D0 D1 接 收 D6 方 D7 RDY STB
在并行通信与 串行通信之间 的对比关系
并行传送方式
0 1 1 0 1 0 10
发送方
接收方
图10-1串行传送方式
2.串行数据传送方式
A 发送器 B 接收器