数据通信
的基本方式可分为并行通信与串行通信两种:
并行通信:
是指利用多条数据传输线将一个资料
的各位同时传送
。它
的特点
是传输速度快,适用于短距离通信,但要求通讯速率较高
的应用场合
。
串行通信:
是指利用一条传输线将资料一位位地顺序传送
。特点
是通信线路简单,利用简单
的线缆就可实现通信,降低成本,适用于远距离通信,但传输速度慢
的应用场合
。
一、异步通信及其协议
异步通信以一个字符为传输单位,通信中两个字符间
的时间间隔
是不固定
的,然而
在同一个字符中
的两个相邻位代码间
的时间间隔
是固定
的
。
通信协议(通信规程):
是指通信双方约定
的一些规则
。
在使用异步串口传送一个字符
的信息时,对资料格式有如下约定:规定有空闲位、起始位、资料位、奇偶校验位、停止位
。
异步通讯
的时序,如图5-1
。
其中各位
的意义如下:
起始位:先发出一个逻辑”0”信号,表示传输字符
的开始
。
资料位:紧接着起始位之后
。资料位
的个数可以
是 4、5、6、7、8等,构成一个字符
。通常采用ASCII码
。从最低位开始传送,靠时钟定位
。
奇偶校验位:资料位加上这一位后,使得“1”
的位数应为偶数(偶校验)或奇数(奇校验),以此来校验资料传送
的正确性
。
停止位:它
是一个字符数据
的结束标志
。可以
是 1位、1.5位、2位
的高电平
。
空闲位:处于逻辑“1”状态,表示当前线路上没有资料传送
。
波特率:
是衡量资料传送速率
的指针
。表示每秒钟传送
的二进制位数
。例如资料传送速率为120字符/秒,而每一个字符为10位,则其传送
的波特率为10×120=1200字符/秒=1200波特
。
注:异步通信
是按字符传输
的,接收设备
在收到起始信号之后只要
在一个字符
的传输时间内能和发送设备保持同步就能正确接收
。下一个字符起始位
的到来又使同步重新校准(依靠检测起始位来实现发送与接收方
的时钟自同步
的
。二、资料传送方式
根据资料传送方向
的不同有以下三种方式
。如图5-2所示
。
(1)单工方式
(2)半双工方式
(3)全双工方式
图5-2 资料传送方式
1、单工方式
资料始终
是从A设备发向B设备
。
2、 半双工方式
资料能从A设备传送到B设备,也能从B设备传送到A设备
。
在任何时候资料都不能同时
在两个方向上传送,即每次只能有一个设备发送,另一个设备接收
。但
是通讯双方依照一定
的通讯协议来轮流地进行发送和接收
。
3、 全双工方式
允许通信双方同时进行发送和接收
。这时,A设备
在发送
的同时也可以接收,B设备亦同
。全双工方式相当于把两个方向相反
的单工方式组合
在一起,因此它需要两条数据传输线
。
在计算机串行通讯中主要使用半双工和全双工方式
。
三、信号传输方式
1、基带传输方式
在传输线路上直接传输不加调制
的二进制信号,如图所示
。它要求传送线
的频带较宽,传输
的数字信号
是矩形波
。
基带传输方式仅适宜于近距离和速度较低
的通信
。
2、频带传输方式
传输经过调制
的模拟信号
在长距离通信时,发送方要用调制器把数字信号转换成模拟信号,接收方则用解调器将接收到
的模拟信号再转换成数字信号,这就
是信号
的调制解调
。
实现调制和解调任务
的装置称为调制解调器(MODEM)
。采用频带传输时,通信双方各接一个调制解调器,将数字信号寄载
在模拟信号(载波)上加以传输
。因此,这种传输方式也称为载波传输方式
。这时
的通信线路可以
是电话交换网,也可以
是专用线
。
常用
的调制方式有三种:
调幅、调频和调相,分别如下图所示
。
四、串行接口标准
串行接口标准:指
的
是计算机或终端(资料终端设备DTE)
的串行接口电路与调制解调器MODEM等(数据通信设备DCE)之间
的连接标准
。
RS-232C标准
RS-232C
是一种标准接口,D型插座,采用25芯引脚或9芯引脚
的连接器,如图5-5所示
。
图5-5
微型计算机之间
的串行通信就
是按照RS-232C标准设计
的接口电路实现
的
。如果使用一根电话线进行通信,那幺计算机和MODEM之间
的联机就
是根据RS-232C标准连接
的
。其连接及通信原理如图5-6所示
图5-6
RS232信号定义
RS-232C标准规定接口有25根联机
。只有以下9个信号经常使用.
引脚和功能分别如下:
1. TXD(第2脚):发送资料线,输出
。发送资料到MODEM
。
2. RXD(第3脚):接收资料线,输入
。接收资料到计算机或终端
。
3. (第4脚):请求发送,输出
。计算机通过此引脚通知MODEM,要求发送资料
。
4. (第5脚):允许发送,输入
。发出 作为对
的回答,计算机才可以进行发送资料
。
5. (第6脚):资料装置就绪(即MODEM准备好),输入
。表示调制解调器可以使用,该信号有时直接接到电源上,这样当设备连通时即有效
。
6. CD(第8脚):载波检测(接收线信号测定器),输入
。表示MODEM已与电话线路连接好
。
7. 如果通信线路
是交换电话
的一部分,则至少还需如下两个信号:
8. RI(第22脚):振铃指示,输入
。MODEM若接到交换台送来
的振铃呼叫信号,就发出该信号来通知计算机或终端
。
9. (第20脚):资料终端就绪,输出
。计算机收到RI信号以后,就发出 信号到MODEM作为回答,以控制它
的转换设备,建立通信链路
。
10. GND(第7脚):信号地
逻辑电平
RS-232C标准采用EIA电平,规定:
“1”
的逻辑电平
在 -3V~-15v之间
“0”
的逻辑电平
在 +3V~+15V之间
。
由于EIA电平与TTL电平完全不同,必须进行相应
的电平转换,MCl488完成TTL电平到EIA电平
的转换,MCl489完成EIA电平到ITL电平
的转换
。还有MAX232可以同时完成TTL-%26gt;EIA和EIA-%26gt;TTL
的电平转换
。
除了RS-232C标准以外,还有一些其它
的通用
的异步串行接口标准,如:
RS-423A标准
为了克服RS-232C
的缺点,提高传送速率,增加通信距离,又考虑到与RS-232C
的兼容性,美国电子工业协会
在 1987年提出了RS-423A标准
。该标准
的主要优点
是
在接收端采用了差分输入
。而差分输入对共模干扰信号有较高
的抑制作用,这样就提高了通信
的可靠性
。RS-423A用-6v表示逻辑 “1”,用+6v表示逻辑“0”,可以直接与RS-232C相接
。采用RS-423A标准以获得比RS-232C更佳
的通信效果
。图5-7
是 RS423A
的连接示意图
。
图5-7
RS-422A标准
RS-422A总线采用平衡输出
的发送器,差分输入
的接收器
。如图5-8所示
。
图5-8
RS-422A
的输出信号线间
的电压为±2v,接收器
的识别电压为±0.2v
。共模范围±25v
。
在高速传送信号时,应该考虑到通信线路
的阻抗匹配,一般
在接收端加终端电阻以吸收掉反射波
。电阻网络也应该
是平衡
的,如图5-9所示
。
图5-9 为RS-422A平衡输出差分输示意图
RS-485标准
RS-485适用于收发双方共享一对线进行通信,也适用于多个点之间共享一对线路进行总线方式联网,但通信只能
是半双工
的,线路如图5-10所示
。
图5-10
典型
的 RS232到RS422/485转换芯片有:MAX481/483/485/487/488/489/490/491, SN75175/176/184等等,它们均只需单一+5v电源供电即可工作(芯片内部采用电荷泵方式升压)
。具体使用方法可查阅有关技术手册
。
五、S3C2410内置
的 UART控制器
S3C2410内部具有3个独立
的 UART控制器,每个控制器都可以工作
在 Interrupt(中断)模式或DMA(直接内存访问)模式,也就
是说 UART控制器可以CPU与UART控制器传送资料
的时候产生中断或DMA请求
。并且每个UART均具有16字节
的 FIFO(先入先出寄存器),支持
的最高波特率可达到230.4Kbps
图5-11
是 S3C2410内部UART控制器
的结构图
图5-11
UART
的操作
UART
的操作分为以下几个部分,分别
是:资料发送、资料接收、产生中断、产生波特率、Loopback模式、红外模式以及自动流控模式
。
资料发送
发送
的资料帧格式
是可以编程设置
的
。它包含了起始位、5~8个资料位、可选
的奇偶校验位以及1~2位停止位
。这些都
是通过UART
的控制寄存器 ULCONn 来设置
的
。
资料接收
同发送一样,接收
的资料帧格式也
是可以进行编程设置
的
。此外,还具备了检测溢出出错、奇偶校验出错、帧出错等出错检测,并且每种错误都可以置相应
的错误标志
。
自动流控模式
S3C2410
的 UART0和UART1都可以通过各自
的 nRTS和nCTS信号来实现自动流控
。
在自动流控(AFC)模式下nRTS取决于接收端
的状态,而nCTS控制了发送断
的操作
。具体地说:只有当nCTS有效时(表明接收方
的 FIFO已经准备就绪来接收资料了),UART才会将FIFO中
的资料发送出去
。
在 UART接收资料之前,只要当接收FIFO有至少2-byte空余
的时候,nRTS就会被置为有效
。图5-12
是 UART 自动流控模式