串口通訊的概念及接口電路

隨著計算機系統(tǒng)的應(yīng)用和微機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，通信功能越來越顯的重要。這里所說的通信是只計算機與外界的信息交換。因此，通信既包括計算機與外部設(shè)備之間，也包括計算機和計算機之間的信息交換。由于串行通信是在一根傳輸線上一位一位的傳送信息，所用的傳輸線少，并且可以借助現(xiàn)成的電話網(wǎng)進行信息傳送，因此，特別適合于遠(yuǎn)距離傳輸。對于那些與計算機相距不遠(yuǎn)的人-機交換設(shè)備和串行存儲的外部設(shè)備如終端、打印機、邏輯分析儀、磁盤等，采用串行方式交換數(shù)據(jù)也很普遍。在實時控制和管理方面，采用多臺微機處理機組成分級分布控制系統(tǒng)中，各CPU之間的通信一般都是串行方式。所以串行接口是微機應(yīng)用系統(tǒng)常用的接口。

　　許多外設(shè)和計算機按串行方式進行通信，這里所說的串行方式，是指外設(shè)與接口電路之間的信息傳送方式，實際上，CPU與接口之間仍按并行方式工作。

　　1　串行通信的概念

　　圖1-1

　　所謂“串行通信”是指外設(shè)和計算機間使用一根數(shù)據(jù)信號線(另外需要地線,可能還需要控制線),數(shù)據(jù)在一根數(shù)據(jù)信號線上一位一位地進行傳輸，每一位數(shù)據(jù)都占據(jù)一個固定的時間長度。如圖1-1所示。這種通信方式使用的數(shù)據(jù)線少，在遠(yuǎn)距離通信中可以節(jié)約通信成本，當(dāng)然，其傳輸速度比并行傳輸慢。

　　由于CPU與接口之間按并行方式傳輸，接口與外設(shè)之間按串行方式傳輸，因此，在串行接口中，必須要有“接收移位寄存器”(串→并)和“發(fā)送移位寄存器”(并→串)。典型的串行接口的結(jié)構(gòu)如1-2所示。

　　圖1-2

　　在數(shù)據(jù)輸入過程中，數(shù)據(jù)1位1位地從外設(shè)進入接口的“接收移位寄存器”，當(dāng)“接收移位寄存器”中已接收完1個字符的各位后，數(shù)據(jù)就從“接收移位寄存器”進入“數(shù)據(jù)輸入寄存器”。CPU從“數(shù)據(jù)輸入寄存器”中讀取接收到的字符。(并行讀取，即D7~D0同時被讀至累加器中)。“接收移位寄存器”的移位速度由“接收時鐘”確定。

　　在數(shù)據(jù)輸出過程中，CPU把要輸出的字符(并行地)送入“數(shù)據(jù)輸出寄存器”，“數(shù)據(jù)輸出寄存器”的內(nèi)容傳輸?shù)?ldquo;發(fā)送移位寄存器”，然后由“發(fā)送移位寄存器”移位，把數(shù)據(jù)1位1位地送到外設(shè)。“發(fā)送移位寄存器”的移位速度由“發(fā)送時鐘”確定。

　　接口中的“控制寄存器”用來容納CPU送給此接口的各種控制信息，這些控制信息決定接口的工作方式。

　　“狀態(tài)寄存器”的各位稱為“狀態(tài)位”，每一個狀態(tài)位都可以用來指示數(shù)據(jù)傳輸過程中的狀態(tài)或某種錯誤。例如，用狀態(tài)寄存器的D5位為“1”表示“數(shù)據(jù)輸出寄存器”空，用D0位表示“數(shù)據(jù)輸入寄存器滿”，用D2位表示“奇偶檢驗錯”等。