可编程串行通讯接口SIO.ppt

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1、9.3 可编程串行通讯接口SIO9.3.1 串行通信基础 工作方式、同步方式、通信协议、物理标准工作方式、同步方式、通信协议、物理标准工作方式、同步方式、通信协议、物理标准工作方式、同步方式、通信协议、物理标准9.3.2 串行通信的接口标准 EIA RS-232CEIA RS-232C9.3.3 可编程串行通信接口8250 连接、编程、应用连接、编程、应用连接、编程、应用连接、编程、应用12/22/202212/22/20221 19.3.1 串行通信基本概念串行通信：串行通信：每个时间单位仅传送一位信息；每个时间单位仅传送一位信息；每个字符每个字符(字节字节)的各位依次传送。的各位依次传送。

2、优点：优点：传输线少，成本低，传输距离远传输线少，成本低，传输距离远12/22/202212/22/20222 21.串行通信的工作方式发送器接收器发送器/接收器发送器/接收器发送器/接收器发送器/接收器单工半双工全双工12/22/202212/22/20223 3远距离通信时需要通过普通电话网络传输数字信号：频带宽数字信号：频带宽电话网络：频带窄电话网络：频带窄 要使数字信号在电话网络上传输，需要进行信要使数字信号在电话网络上传输，需要进行信号变换号变换把数字信号承载到模拟信号上传输，把数字信号承载到模拟信号上传输，这个模拟信号称为这个模拟信号称为载波载波载波载波信号。信号。调制把数字信号承

3、载到载波信号上解调从载波信号中恢复出数字信号调制解调器：实现调制与解调的设备2.调制与解调12/22/202212/22/20224 4三种调制方式根据载波根据载波 Asin(Asin(t t+)的三个参数：幅度、频率、相位，产的三个参数：幅度、频率、相位，产生常用的三种调制技术：生常用的三种调制技术：幅移键控法幅移键控法 Amplitude-Shift Keying(ASK)Amplitude-Shift Keying(ASK)频移键控法频移键控法 Frequency-Shift Keying(FSK)Frequency-Shift Keying(FSK)相移键控法相移键控法 Phase-S

4、hift Keying(PSK)Phase-Shift Keying(PSK)ASK(ASK(又称为调幅又称为调幅)用载波信号的不同用载波信号的不同幅度幅度幅度幅度代表代表 11和和 00FSK(FSK(又称为调频又称为调频)用载波信号的不同用载波信号的不同频率频率频率频率代表代表 11和和 00PSK(PSK(又称为调相又称为调相)用载波信号的用载波信号的相位相位相位相位变化代表变化代表 11和和 0(0(有变化有变化为为1)1)12/22/202212/22/20225 50 00 01 11 10 01 10 00 00 01 10 0调幅调幅调幅调幅调频调频调频调频调相调相调相调相数字

5、信号数字信号数字信号数字信号数字信息数字信息数字信息数字信息三种调制方式的调制波形图12/22/202212/22/20226 6串行通信主要用于远距离数据传输。串行通信主要用于远距离数据传输。问题：干扰、衰减，信号畸变问题：干扰、衰减，信号畸变解决方法：差错控制技术解决方法：差错控制技术检测、纠正检测、纠正常用的数据校验方法：常用的数据校验方法：奇偶校验：奇偶校验：以字符为单位进行校验以字符为单位进行校验发送方使发送的每个字节中发送方使发送的每个字节中11的个数为奇数或偶的个数为奇数或偶数；接收方检查收到的每个字节中数；接收方检查收到的每个字节中11的个数是否的个数是否符合双方的事先约定。符

6、合双方的事先约定。奇偶校验可以检查出一个字节中发生的单个错误。奇偶校验可以检查出一个字节中发生的单个错误。奇偶校验不能自动纠错，发现错误后需奇偶校验不能自动纠错，发现错误后需“重传重传”。3.数据校验12/22/202212/22/20227 7循环冗余校验循环冗余校验循环冗余校验循环冗余校验CRC(CRC(循环冗余码循环冗余码/多项式编码多项式编码)以数据块以数据块(帧帧,Frame)Frame)为单位进行校验为单位进行校验编码思想：将数据块构成的数据块构成的位串看成是系数为0或1的多项式 如如110001110001，可表示成多项式，可表示成多项式 x x5 5+x+x4 4+1+1数据块

7、构成的数据块构成的多项式除以另一个多项式G(x)，得到的余数多项式R(x)就称为CRC码(或称为校验和)，而G(x)则称为生成多项式。CRCCRC校验的校验的检错方式：收发双方约定一个生成多项式G(x)(其最高阶和最低阶系数必须为1)，发送方在帧的末尾加上校验和，使带校验和的帧的多项式能被G(x)整除；接收方收到后，用G(x)去除它去除它，若有余数，则传输有错。12/22/202212/22/20228 8CRC校验和计算方法校验和计算方法若G(x)为r阶，原帧为m位，其多项式为M(x)，则在原帧后面添加r个0，帧成为m+r位，相应多项式xrM(x)按模模2除除法用xrM(x)除以G(x)：商

8、Q(x)，余R(x)即 xrM(x)=G(x)Q(x)+R(x)按模模2加加法把xrM(x)与余数R(x)相加，结果就是要传送的带校验和的帧的多项式T(x)T(x)=xrM(x)+R(x)实际上，T(x)=xrM(x)+R(x)=G(x)Q(x)+R(x)+R(x)=G(x)Q(x)(模2运算)=0 所以，若接收的T(x)正确，则它肯定能被G(x)除尽。12/22/202212/22/20229 9CRC校验码的检错能力：可检出所有奇数个错可检出所有单/双比特错可检出所有G(x)长度的突发错常用的生成多项式：CRC12=x12+x11+x3+x2+1CRC16=x16+x15+x2+1CRC3

9、2=x32+x26+x23+x22+x16+x11+x10 +x8+x7+x5+x4+x2+x+112/22/202212/22/20221010所有串行通信都需要一个时钟信号来作为数据的定时参考。发送器和接收器用时钟来决定何时发送和读取每一位数据。根据采用统一时钟还是本地局部时钟，分为同步传输和异步传输两种。同步传输用一个时钟确定一个数据位同步传输用多个时钟确定一个数据位4.同步通信和异步通信12/22/202212/22/20221111同步传输的时钟定时方法数据（61H）位01100001先发送高位(MSB)发送方在时钟信号的下降沿发送字节接收方在时钟信号的上升沿接收字节时钟12/22/

10、202212/22/20221212同步传输需要定义一个帧的开始和结束。通常用1个同步字符(标志符)来表示。同步通信的帧格式12/22/202212/22/20221313异步传输的时钟定时方法数据（61H）100011停止位异步传输先发送低位(LSB)发送方利用内部时钟来决定什么时候发送每个位接收方检测开始信号的下降沿，然后利用它的内部时钟从每一位的中间接收该位位00起始位LSBMSB12/22/202212/22/202214143.同步通信和异步通信串行异步通信格式串行异步通信格式串行异步通信格式串行异步通信格式 一帧字符用起始位和停止位一帧字符用起始位和停止位同步同步 Fig 4-3-

11、1Fig 4-3-112/22/202212/22/202215152）串行通信的类型和数据位的检测方式串行同步通信格式串行同步通信格式串行同步通信格式串行同步通信格式 用同步字符完成同步用同步字符完成同步 Fig 4-3-Fig 4-3-2 212/22/202212/22/20221616 串行通信数据位的检测串行通信数据位的检测时钟周期时钟周期 ：TcTc数据位间隔：数据位间隔：TdTdTcTc=Td/K=Td/KK K：波特率因子（波特率因子（1616，3232，6464）12/22/202212/22/202217173）串行通信协议 异步通信协议 同步通信协议12/22/20221

12、2/22/20221818 异步通信数据格式12/22/202212/22/20221919 串行同步通信协议 BISYNCBISYNC（Binary Synchronous CommunicationBinary Synchronous Communication）：）：）：）：SYNSYN（1 1或多）、或多）、或多）、或多）、STXSTX（起始控制符）、起始控制符）、起始控制符）、起始控制符）、DATA DATA FIELDFIELD（100100或更多字节）、或更多字节）、或更多字节）、或更多字节）、ETXETX（结束控制符）、结束控制符）、结束控制符）、结束控制符）、BCCBCC（块

13、校验字符）、块校验字符）、块校验字符）、块校验字符）、PADPAD（帧结束帧结束帧结束帧结束FFHFFH）SDLCSDLC（Serial Serial D Data Link Controlata Link Control）：）：）：）：IBM IBM 用于计算机网络中用于计算机网络中用于计算机网络中用于计算机网络中SYNCSYNC（Flag byte 01111110Flag byte 01111110）、）、）、）、Address Address fieldfield（8bits8bits）、）、）、）、Control fieldControl field（8bits8bits）、）、）、

14、）、Data Data fieldfield（k bitsk bits）、）、）、）、Frame checkFrame check（16 bits16 bits）、）、）、）、End End flagflag（0111111001111110）12/22/202212/22/20222020 串行同步通信协议12/22/202212/22/202221214）物理标准 通信速率 串行通信接口标准 信号的调制和解调12/22/202212/22/20222222 通信速率波特率：波特率：bits/S bits/S 波特，与距离成反比波特，与距离成反比 100100，300300，600600，1

15、2001200。24002400，48004800，96009600，1920019200。12/22/202212/22/20222323 串行通信接口标准：EIA RS-232C控制信号的定义控制信号的定义12/22/202212/22/20222424 串行通信接口标准：RS-232C信号电平标准信号电平标准Fig4-3-44-3-412/22/202212/22/20222525信号的调制和解调长距离传输时传输介质频带限制长距离传输时传输介质频带限制把发送代码调制成正弦波把发送代码调制成正弦波调频调频 Frequency ModulationFrequency Modulation1

16、1：2100Hz2100Hz0 0：1070Hz1070Hz调相移调相移 Frequency Shift KeyingFrequency Shift Keying12/22/202212/22/20222626 信号的调制和解调Fig 4-3-5Fig 4-3-512/22/202212/22/202227279.3.2 可编程串行通信接口 82511）功能与结构2）8251的编程12/22/202212/22/202228281）8251 的功能与结构12/22/202212/22/202229292）8251的编程模式REG控制REG状态REG初始化流程12/22/202212/22/20

17、223030Fig Fig 9.3.79.3.7模式寄模式寄存器存器12/22/202212/22/20223131Fig Fig 9.3.89.3.8 控制寄存器控制寄存器12/22/202212/22/20223232Fig Fig 9.3.99.3.9 状态寄存器状态寄存器12/22/202212/22/20223333Fig Fig 9.3.109.3.10 初始化流程初始化流程12/22/202212/22/202234349.412/22/202212/22/2022353512/22/202212/22/2022363612/22/202212/22/2022373712/22/202212/22/20223838RS-232连接器连接方式12/22/202212/22/20223939