1、串行通信概述串行通信概述陳曦（北京理工大學(xué)信息與電子學(xué)院）學(xué)號(hào)2120110832摘要：摘要：隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和逐漸普及的自動(dòng)化生產(chǎn)，越來(lái)越多的生產(chǎn)設(shè)備配備了與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的接口，利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大處理能力對(duì)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，大量的設(shè)備和系統(tǒng)采用串行通信方式進(jìn)行信息交換。本文介紹了物理層協(xié)議的串行通信技術(shù)，包括串行通信的發(fā)展史，協(xié)議，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以及串行通信的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：串行通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議一串行通信的發(fā)展史串行

2、通信的發(fā)展史在微型計(jì)算機(jī)中，通信（數(shù)據(jù)交換）有兩種方式：串行通信和并行通信。串行通信——是指計(jì)算機(jī)與IO設(shè)備之間僅通過(guò)一條傳輸線交換數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的各位是按順序依次一位接一位進(jìn)行傳送。并行通信——是指計(jì)算機(jī)與IO設(shè)備之間通過(guò)多條傳輸線交換數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的各位同時(shí)進(jìn)行傳送。應(yīng)該理解所謂的并行和串行，僅是指IO接口與IO設(shè)備之間數(shù)據(jù)交換（通信）是并行或串行。無(wú)論怎樣CPU與IO接口之間數(shù)據(jù)交換總是并行。二者比較：串行通信的速度慢，但使用的傳輸設(shè)備成

3、本低，可利用現(xiàn)有的通信手段和通信設(shè)備，適合于計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程通信；并行通信的速度快，但使用的傳輸設(shè)備成本高，適合于近距離的數(shù)據(jù)傳送。串行與并行之間的對(duì)比如圖：1串行通信的特點(diǎn)所謂串行，是指串行接口與外設(shè)之間有通信是串行的，CPU與串行接口之間的通信總是并行的。在串行通信中，只用一根通信線在一個(gè)方向上傳輸信息，這根線上既要傳送數(shù)據(jù)信息又要傳送聯(lián)絡(luò)信息，這是串行通信的首要特點(diǎn)。為了能夠識(shí)別在一根線上串行傳送的信息流中，哪一部分是聯(lián)絡(luò)信息，哪一部

4、分是數(shù)據(jù)信息，就需要通信雙方事先作出一系列的通信約定，這就是協(xié)議。因此，串行通信的第二個(gè)特點(diǎn)是它的信息格式必須事先用協(xié)議約定。⑵波特率，波特率是指每秒傳輸?shù)姆?hào)數(shù)，若每個(gè)符號(hào)所含的信息量為1比特，則波特率等于比特率。在計(jì)算機(jī)中，一個(gè)符號(hào)的含義為高低電平，它們分別代表邏輯“1”和邏輯“0”，所以每個(gè)符號(hào)所含的信息量剛好為1比特，因此在計(jì)算機(jī)通信中，常將比特率稱為波特率，即：1波特（B）=1比特（bit）=1位秒（1bps）例如:電傳打字機(jī)

5、最快傳輸率為每秒10個(gè)字符秒，每個(gè)字符包含11個(gè)二進(jìn)制位則數(shù)據(jù)傳輸率為:11位字符10個(gè)字符秒=110位秒=110波特（Baud）計(jì)算機(jī)中常用的波特率是：110、300、600、1200、2400、4800、9600、19200、28800、33600，目前最高可達(dá)56Kbps.⑶位時(shí)間Td位時(shí)間是指?jìng)魉鸵粋€(gè)二進(jìn)制位所需時(shí)間，用Td表示。Td=1波特率=1B例如：B=110波特秒，則Td=1110≈0.0091ms②發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘在

6、串行通信中，二進(jìn)制數(shù)據(jù)以數(shù)字信號(hào)的信號(hào)形式出現(xiàn)不論是發(fā)送還是接收，都必須有時(shí)鐘信號(hào)對(duì)傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行定位。在TTL標(biāo)準(zhǔn)表示的二進(jìn)制數(shù)中，傳輸線上高電平表示二進(jìn)制1，低電平表示二進(jìn)制0，且每一位持續(xù)時(shí)間是固定的，由發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘的頻率決定。⑴發(fā)送時(shí)鐘發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先將要發(fā)送的數(shù)據(jù)送入移位寄存器，然后在發(fā)送時(shí)鐘的控制下，將該并行數(shù)據(jù)逐位移位輸出。通常是在發(fā)送時(shí)鐘的下降沿將移位寄存器中的數(shù)據(jù)串行輸出，每個(gè)數(shù)據(jù)位的時(shí)間間隔由發(fā)送時(shí)鐘的周期來(lái)劃分

7、，參見(jiàn)圖8.6所示。⑵接收時(shí)鐘在接收串行數(shù)據(jù)時(shí)，接收時(shí)鐘的上升沿對(duì)接收數(shù)據(jù)采樣，進(jìn)行數(shù)據(jù)位檢測(cè)，并將其移入接收器的移位寄存器中，最后組成并行數(shù)據(jù)輸出，如圖8.7所示。⑶波特率因子接收時(shí)鐘和發(fā)送時(shí)鐘與波特率有如下關(guān)系：F=nB這里F是發(fā)送時(shí)鐘或接收時(shí)鐘的頻率B是數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ芈剩籲稱為波特率因子。設(shè)發(fā)送或接收時(shí)鐘的周期為Tc，頻率為F的位傳輸時(shí)間為Td，則：Tc=1FTd=1B得到：Tc=Tdn在實(shí)際串行通信中，波特率因子可以設(shè)定。在異步