第08章 串行输入输出接口.ppt

第08章_串行输入输出接口
第1页，共90页，2022年，5月20日，14点2分，星期五
概述
一、串行数据
计算机与外部信息交换方式有两种，一种是并行通信，另一种是串行通信。并行通信时，数据各位同的数据是最稳定的。
第11页，共90页，2022年，5月20日，14点2分，星期五
但在典型的串行通信系统中，是不存在同步信号线的！如何实现串行通信的中数据传送的同步呢？系统从软件和硬件两方面采取了如下三个措施：
第12页，共90页，2022年，5月20日，14点2分，星期五
（1） 设置波特率波特率是指单位时间内传送的位数，单位是比特/秒。
波特率（Baud）是每秒传输串行数据的位数。其单位是b/s（位/秒，也可写成bps）。波特率用来衡量串行数据传输速率。虽然波特率可以由通信双方任意定义为每秒多少位，但在串行通信中，是采用标准的波特率系列，如110，150，300，600，1200，2400，4800，9600，19200,115200,38400b/s等。
有时也用“位周期”来表示传输速率，即传输1位数据所需的时间。显然，位周期是波特率的倒数。例如，串行通信的数据传输率为1200b/s,则每一个数据位的传输时间Td为波特率的倒数：
Td=1位/Baud=1b/(1200b/s)=
第13页，共90页，2022年，5月20日，14点2分，星期五
（2）设置数据的传送格式，一般地串行通信在传送数据时，并不是单纯地传送数据位信息。为了使数据传送可靠，还设定了其他一些辅助位。
第14页，共90页，2022年，5月20日，14点2分，星期五
（3） 设置波特率因子
在异步通信方式进行通信时，发送端需要用时钟来决定每1位对应的时间长度，接收端也需要用一个时钟来测定每1位的时间长度，前一个时钟叫发送时钟，后一个时钟叫接收时钟。这两个时钟的频率可以是波特率的数倍，一般取16倍、32倍或64倍。这个倍数就称为波特率因子,或波特率系数。异步通信常采用16b-1；同步通信则必须取factor＝1b-1。
发/收时钟脉冲与波特率之间的关系是：
TXC = Baud * Factor
第15页，共90页，2022年，5月20日，14点2分，星期五
例如，某一串行接口电路的波特率为1200b/s,波特因子为16b-1，则发送时钟的频率：
TxC=16b-1×1200b/s=19200Hz
实际上，波特率因子可理解为发送/接收1位数据所需的时钟脉冲个数，即：在发送端，需要多少个发送时钟脉冲才移出1位数据，在接收端，需要多少个接收时钟脉冲才移进1位数据。引用波特率因子的目的是为了提高定位采样的分辨率。
第16页，共90页，2022年，5月20日，14点2分，星期五
① 在波特因子选定的情况下，可利用改变发送/接收时钟频率来控制串行通信的波特率。
例：微机系统进行串行通信时，选用的波特率因子为factor=16b-1。第一次采用发送/接收时钟频率TxC1=38400Hz进行通信，第二次采用发送/接收时钟频率TxC2=19200Hz进行通信。那么，这两次通信的波特率各为多少？
解： 由题可知其第一次的波特率为 Baud=TxC1/factor=38400Hz/16b-1=2400b/s
第二次的波特率为Baud=TxC2/factor=19200Hz/16b-1=1200b/s
可见，在波特率因子相同的情况下，通过选用不同的发送/接收时钟频率，即可改变数据传输的波特率。这一点在实际应用中控制串行通信的速度很有用处。
第17页，共90页，2022年，5月20日，14点2分，星期五
② 在串行通信的收发过程中，为了保证通信的正确性，收发双方应该使用相同的波特率。但是，双方所使用的发送时钟和接收时钟的频率可以不同。这可以调整波特率因子，来确保双方的波特率保持一致。
例：甲乙两机进行串行通信，甲机的发送时钟频率TxC=38400Hz，波特率因子factor1=16b-1；乙机选用的波特率因子factor2=64b-1。若要使双方的波特率保持一致，则乙机的接收时钟RxC应为多少？
解：从题可知，可知甲机的波特率： Baud=TxC/factor1=38400Hz/16b-1=2400b/s
为了保证乙机也按相同的波特率进行接收，利用前式可得出乙机的接收时钟：
RxC=factor2×Baud=64b-1×2400b/s=153600Hz
可见，甲乙两机的发送/接收时钟脉冲的频率虽然不同，但是通过波特率因子的改变，仍然可以使两者的波特率保持一致。不过这只适应于异步通信