详细讲述串口通信的基本原理.ppt

串行通讯的概念串行通讯的概念串行通讯：串行通讯：一条信息的各位数据被逐位按顺序传送一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。的通讯方式称为串行通讯。串行通讯的特点是：数据位传送，传按位顺序进行，串行通讯的特点是：数据位传送，传按位顺序进行，最少只需一根传输线即可完成，最少只需一根传输线即可完成，成本低但送速度慢。串行通讯的距离可以从几米到成本低但送速度慢。串行通讯的距离可以从几米到几千米。几千米。根据信息的传送方向，串行通讯可以进一步分为单根据信息的传送方向，串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。工、半双工和全双工三种。能够完成上述能够完成上述“串串并并”转换功能的电路，通常称为转换功能的电路，通常称为“通用异步收发通用异步收发器器”（UART：Universal Asynchronous Receiver and Transmitter）,典型的芯片有：典型的芯片有：Intel 8250/8251,16550。串口通讯串口通讯-接口电路接口电路波特率波特率波特率波特率波特率(bps)(bps)1 1 号号号号电缆传输电缆传输电缆传输电缆传输距离（英尺）距离（英尺）距离（英尺）距离（英尺）2 2 号号号号电缆传输电缆传输电缆传输电缆传输距离（英尺）距离（英尺）距离（英尺）距离（英尺）110110500050003000300030030050005000300030001200120030003000300030002400240010001000500500480048001000100025025096009600250250250250数据位与停止位数据位：1位、2位停止位：1位、1.5位、2位流控制.流控制在串行通讯中的作用流控制在串行通讯中的作用 解决丢失数据的问题解决丢失数据的问题 .硬件流控制硬件流控制 硬件流控制常用的有硬件流控制常用的有RTS/CTSRTS/CTS（请求发送（请求发送/清除发送）清除发送）流控制和流控制和DTR/DSRDTR/DSR（数据终端就绪（数据终端就绪/数据设置就绪）流数据设置就绪）流控制控制 .软件流控制软件流控制 一般通过一般通过XON/XOFFXON/XOFF来实现软件流控制。来实现软件流控制。奇偶校验奇偶校验奇校验：所有传送的数位（含字符的各数位和校验位）中，“1”的个数为奇数，如：1 0110，01010 0110，0001偶校验：所有传送的数位（含字符的各数位和校验位）中，“1”的个数为偶数，如：1 0100，01010 0100，00011.电气特性 EIA-RS-232CEIA-RS-232C对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。了规定。在在TxDTxD和和RxDRxD上：逻辑上：逻辑1(MARK)=-3V1(MARK)=-3V-15V-15V 逻辑逻辑0(SPACE)=+30(SPACE)=+315V15V 在在RTSRTS、CTSCTS、DSRDSR、DTRDTR和和DCDDCD等控制线上：等控制线上：信号有效（接通，信号有效（接通，ONON状态，正电压）状态，正电压）+3V+3V+15V+15V 信号无效（断开，信号无效（断开，OFFOFF状态，负电压状态，负电压)=-3V)=-3V-15V-15VTTLRS232转换芯片连接器的机械特性 串口通信基本接线方法 9 9 9 9针串口（针串口（针串口（针串口（DB9DB9DB9DB9）25252525针串口针串口针串口针串口（DB25DB25DB25DB25）针号针号功能说明功能说明缩写缩写针号针号功能说明功能说明缩写缩写1 1数据载波检测数据载波检测DCDDCD8 8数据载波检测数据载波检测DCDDCD2 2接收数据接收数据RXDRXD3 3接收数据接收数据RXDRXD3 3发送数据发送数据TXDTXD2 2发送数据发送数据TXDTXD4 4数据终端准备数据终端准备DTRDTR2020数据终端准备数据终端准备DTRDTR5 5信号地信号地GNDGND7 7信号地信号地GNDGND6 6数据设备准备好数据设备准备好DSRDSR6 6数据准备好数据准备好DSRDSR7 7请求发送请求发送RTSRTS4 4请求发送请求发送RTSRTS8 8清除发送清除发送CTSCTS5 5清除发送清除发送CTSCTS9 9振铃指示振铃指示DELLDELL2222振铃指示振铃指示DELLDELL2、RS-232C的接口信号DSR DTR RS-232CRS-232C规标准接口有规标准接口有2525条线，条线，4 4条数据线、条数据线、1111条控制条控制线、线、3 3条定时线、条定时线、7 7条备用和未定义线，常用的只有条备用和未定义线，常用的只有9 9根，根，它们是：它们是：（1 1）联络控制信号线）联络控制信号线：数据装置准备好（数据装置准备好（Data set ready-Data set ready-DSRDSR)有效时有效时（ONON）状态，表明通信装置处于可以使用的状态。）状态，表明通信装置处于可以使用的状态。数据终端准备好数据终端准备好(Data set ready-(Data set ready-DTRDTR)有效时有效时（ONON）状态，表明数据终端可以使用。）状态，表明数据终端可以使用。这两个信号有时连到电源上，一上电就立即有效。这这两个信号有时连到电源上，一上电就立即有效。这两个设备状态信号有效，只表示设备本身可用，并不两个设备状态信号有效，只表示设备本身可用，并不说明通信链路可以开始进行通信了，能否开始进行通说明通信链路可以开始进行通信了，能否开始进行通信要由下面的控制信号决定。信要由下面的控制信号决定。RS-232C的接口信号RTS CTS 请求发送请求发送(Request to send-(Request to send-RTSRTS)用来表示用来表示DTEDTE请求请求DCEDCE发送数据，即当终端要发送数据时，使该信号有效发送数据，即当终端要发送数据时，使该信号有效（ONON状态），向状态），向MODEMMODEM请求发送。它用来控制请求发送。它用来控制MODEMMODEM是否要进入发送状态。是否要进入发送状态。允许发送（允许发送（Clear to send-Clear to send-CTSCTS）用来表示用来表示DCEDCE准备准备好接收好接收DTEDTE发来的数据，是对请求发送信号发来的数据，是对请求发送信号RTSRTS的响应的响应信号。当信号。当MODEMMODEM已准备好接收终端传来的数据，并向已准备好接收终端传来的数据，并向前发送时，使该信号有效，通知终端开始沿发送数据前发送时，使该信号有效，通知终端开始沿发送数据线线TxDTxD发送数据。发送数据。这对这对RTS/CTSRTS/CTS请求应答联络信号是用于半双工请求应答联络信号是用于半双工MODEMMODEM系统中发送方式和接收方式之间的切换。在全双工系系统中发送方式和接收方式之间的切换。在全双工系统中作发送方式和接收方式之间的切换。在全双工系统中作发送方式和接收方式之间的切换。在全双工系统中，因配置双向通道，故不需要统中，因配置双向通道，故不需要RTS/CTSRTS/CTS联络信号，联络信号，使其变高。使其变高。RS-232C的接口信号DCD RI 接收线信号检出接收线信号检出(Received Line detection-(Received Line detection-RLSD)RLSD)用来表示用来表示DCEDCE已接通通信链路，已接通通信链路，告知告知DTEDTE准备接收数据。当本地的准备接收数据。当本地的MODEMMODEM收收到由通信链路另一端（远地）的到由通信链路另一端（远地）的MODEMMODEM送送来的载波信号时，使来的载波信号时，使RLSDRLSD信号有效，通知终信号有效，通知终端准备接收，并且由端准备接收，并且由MODEMMODEM将接收下来的将接收下来的载波信号解调成数字两数据后，沿接收数据载波信号解调成数字两数据后，沿接收数据线线RxDRxD送到终端。此线也叫做数据载波检出送到终端。此线也叫做数据载波检出(Data Carrier dectection-(Data Carrier dectection-DCDDCD）线。）线。振铃指示振铃指示(Ringing-(Ringing-RIRI)当当MODEMMODEM收到交收到交换台送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效换台送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效（ONON状态），通知终端，已被呼叫。状态），通知终端，已被呼叫。RS-232C的接口信号-TxD RxD（2 2）数据发送与接收线：）数据发送与接收线：发送数据发送数据(Transmitted data-(Transmitted data-TxDTxD)通过通过TxDTxD终端将串终端将串行数据发送到行数据发送到MODEMMODEM，(DTEDCE)(DTEDCE)。接收数据接收数据(Received data-(Received data-RxDRxD)通过通过RxDRxD线终端接收从线终端接收从MODEMMODEM发来的串行数据，发来的串行数据，(DCEDTE)(DCEDTE)。（3 3）地线）地线 有两根线有两根线SGSG、PGPG信号地和保护地信号线，无方向。信号地和保护地信号线，无方向。实际应用AB24NULL MORDEM 的标准接法的标准接法14325NULL MORDEM 的标准接法的标准接法计算机串口通信常用连接计算机串口通信常用连接最简连接简单连接完全连接其它通信方式与外界的信息交换称为通讯。与外界的信息交换称为通讯。基本的通讯方式有并行通讯和串行通讯两种。基本的通讯方式有并行通讯和串行通讯两种。一条信息的各位数据被同时传送的通讯方式称为并一条信息的各位数据被同时传送的通讯方式称为并行通讯。行通讯。并行通讯的特点并行通讯的特点是：各数据位同时传送，传送速度是：各数据位同时传送，传送速度快、效率高，但有多少数据位就快、效率高，但有多少数据位就需多少根数据线，因此传送成本高，且只适用于近需多少根数据线，因此传送成本高，且只适用于近距离（相距数米）的通讯。距离（相距数米）的通讯。并行接口 目前，计算机中的并行接口主要作为打印机端口，接口使用的不再是目前，计算机中的并行接口主要作为打印机端口，接口使用的不再是3636针接头而是针接头而是2525针针D D形接头。所谓形接头。所谓“并行并行”，是指，是指8 8位数据同时通过并行线位数据同时通过并行线进行传送，这样数据传送速度大大提高，但并行传送的线路长度受到限进行传送，这样数据传送速度大大提高，但并行传送的线路长度受到限制，因为长度增加，干扰就会增加，容易出错。制，因为长度增加，干扰就会增加，容易出错。现在有五种常见的并口：现在有五种常见的并口：4 4位、位、8 8位、半位、半8 8位、位、EPPEPP和和ECPECP，大多数，大多数PCPC机配机配有有4 4位或位或8 8位的并口，许多利用位的并口，许多利用Intel386Intel386芯片组的便携机配有芯片组的便携机配有EPPEPP口，支持口，支持全部全部IEEE1284IEEE1284并口规格的计算机配有并口规格的计算机配有ECPECP并口。并口。标准并行口标准并行口4 4位、位、8 8位、半位、半8 8位位:4:4位口一次只能输入位口一次只能输入4 4位数据，但可以输出位数据，但可以输出8 8位数据；位数据；8 8位口可以一次输入和输出位口可以一次输入和输出8 8位数据；半位数据；半8 8位也可以。位也可以。EPPEPP口口（增强并行口）（增强并行口）:由由IntelIntel等公司开发，允许等公司开发，允许8 8位双向数据传送，可位双向数据传送，可以连接各种非打印机设备，如扫描仪、以连接各种非打印机设备，如扫描仪、LANLAN适配器、磁盘驱动器和适配器、磁盘驱动器和CDROM CDROM 驱动器等。驱动器等。ECPECP口口（扩展并行口）（扩展并行口）:由由MicrosoftMicrosoft、HPHP公司开发，能支持命令周期、数公司开发，能支持命令周期、数据周期和多个逻辑设备寻址，在多任务环境下可以使用据周期和多个逻辑设备寻址，在多任务环境下可以使用DMADMA（直接存储（直接存储器器 访问）。访问）。单工、半双工和全双工的定义单工、半双工和全双工的定义 如果在通信过程的任意时刻，信息只能由一方A传到另一方B，则称为单工。如果在任意时刻，信息既可由A传到B，又能由B传A，但只能由一个方向上的传输存在，称为半双工传输。如果在任意时刻，线路上存在A到B和B到A的双向信号传输，则称为全双工。数据传输方向-A-BA-BA-B-单工单工单工单工半双工半双工半双工半双工全双工全双工全双工全双工电话线就是二线全双工信道。由于采用了回波抵消技术，双向的传输信号不致混淆不清。双工信道有时也将收、发信道分开，采用分离的线路或频带传输相反方向的信号，如回线传输。