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序列通訊是微機介面的一個重要組成部分，有著極其廣泛的應用。隨著微機特別是微控制器的發展，其應用已從單機逐漸轉向多機或聯網，而多機應用的關鍵又在微機通訊。微機通訊有序列和並行兩種通訊方式，並行通訊可以提高資料交換速度而序列通訊可以節省系統資源，降低系統成本。序列通訊又分為同步序列通訊和非同步序列通訊。本章將就序列通訊進行詳細講述，末了還給出應用例項，力求反應目前序列通訊的新技術和新發展。

序列通訊的概念

並行通訊和序列通訊

在微機系統中，CPU 與外部的基本通訊方式有兩種：

並行通訊——資料各位同時傳送；

序列通訊——資料一位位順序傳送。

圖1 是這兩種方式的示意圖。一般快速裝置之間採用並行通訊，譬如CPU 與儲存裝置、儲存器與儲存器、主機與印表機等都採用並行通訊。並行通訊，有多少位資料就必須有多少根資料線，如下圖是11 位資料就有11 根資料線。序列通訊最少可以只需一根通訊線，只發或只收。因而大大節省了系統資源，降低了系統成本。由於只用一根資料線，所以是以降低傳送速度來換取資源的，它常用在傳送距離遠，速度要求不高的場合。

序列通訊的傳送方式

序列通訊的傳送方式通常有3 種：

一種為單向（或單工）配置，只允許資料向一個傳送；

另一種是半雙工

第三種傳送方式是全雙工配置，允許同時雙向傳送資料，因此，全雙工配置是一對單向配置，它要求兩端的通訊裝置具有完整和獨立的傳送和接收能力。

圖7-2 所示為序列通訊中的資料傳送方式。

非同步通訊和同步通訊

序列通訊進行資料傳送時是將要傳送的資料按二進位制位，依據一定的順序逐位傳送到接收方。其有兩種通訊方式：

1、 非同步通訊

非同步通訊是我們最常採用的通訊方式，我們後面的例子都是採用的非同步通訊方式。非同步通訊採用固定的通訊格式，資料以相同的幀格式傳送。如圖7-3 所示，每一幀由起始位、資料位、奇偶校驗位

在通訊線上沒有資料傳送時處於邏輯“1”狀態。當傳送裝置傳送一個字元資料時，首先發出一個邏輯“0”訊號，這個邏輯低電平就是起始位。起始位通過通訊線傳向接收裝置，當接收裝置檢測到這個邏輯低電平後，就開始準備接收資料訊號。因此，起始位所起的作用就是表示字元傳送開始。

起始位後面緊接著的是資料位，它可以是5 位、6 位、7 位、或8 位。資料傳送時，低位在前。

奇偶校驗位用於資料傳送過程中的資料檢錯，資料通訊時通訊雙方必須約定一致的奇偶校驗方式。就資料傳送而言，奇偶校驗位是冗餘位，但它表示資料的一種性質。也有的不要校驗位。

在奇偶校驗位或資料位後緊接的是停止位，停止位可以是一位、也可以是1.5 位或2 位。接收端收到停止位後，知道上一字元已傳送完畢，同時，也為接收下一字元作好準備。若停止位後不是緊接著傳送下一個字元，則讓線路保持為“1”。“1”表示空閒位，線路處於等待狀態。存在空閒位是非同步通訊的特性之一。

2、 同步通訊

同步通訊時，通訊雙方共用一個時鐘，這是同步通訊區分於非同步通訊的最顯著的特點。在非同步通訊中，每個字元要用起始位和停止位作為字元開始和結束的標誌，以致佔用了時間。所以在資料塊傳送時，為提高通訊速度，常去掉這些標誌，而採用同步通訊。同步通訊中，資料開始傳送前用同步字元來指示（常約定1～2 個），並由時鐘來實現傳送端和接收端的同步，即檢測到規定的同步字元後，下面就連續按順序傳送資料，直到一塊資料傳送完畢。同步傳送時，字元之間沒有間隙，也不要起始位和停止位，僅在資料開始時用同步字元SYNC來指示，其資料格式見圖7-4。

同步通訊和非同步通訊相比有以下特點：

1. 以同步字元作為傳送的開始，從而使收發雙方取得同步。

2. 每位佔用的時間相等。

3. 字元資料之間不允許有空位，當線路空閒或沒字元可發時，傳送同步字元。

同步字元的插入可以是單同步字元或雙同步字元，如圖7-4 所示同步字元也可以由使用者約定，當然也可以採用ASCII 碼中規定的SYN 程式碼，即16H。

在同步傳送時，要求用時鐘來實現傳送端和接收端之間的同步。為了保證接收正確無誤，傳送方除了傳送資料外，還要傳送同步時鐘。

同步通訊雖然可以提高傳送速度，可達56Kb/s 或更高，但實現起來頗為複雜，因此實際較少使用。

波特率和接收發送時鐘

1． 波特率（Baud rate）

波特率是指資料傳送時，每秒傳送資料二進位制程式碼的位數，它的單位是位/秒（b/s）。1波特就是一位每秒。假設資料傳送速率是每秒120 字元，而每個字元格式包括10 個程式碼位（1個起始位、一個終止位、8 個數據位），這時傳送的波特率為：

10 × 120 = 1200b/s

位傳送時間寬度Td＝波特率的倒數，則上式中的Td＝1/1200s＝0.883ms。

在非同步序列通訊中，接收裝置和傳送裝置保持相同的傳送波特率，並以每個字元資料的起始位與傳送裝置保持同步。起始位。資料位。奇偶位和停止位的約定，在同一次傳送過程中必須保持一致，這樣才能成功的傳送資料。

2.接收/傳送時鐘

二進位制資料系列在序列傳送過程中以數字訊號波形的形式出現。不論接收還是傳送，都必須有時鐘訊號對傳送的資料進行定位。接收/傳送時鐘就是用來控制通訊裝置接收/傳送字元資料速度的，該時鐘訊號通常由外部時鐘電路產生。

在傳送資料時，傳送器在傳送時鐘的下降沿將移位暫存器的資料序列移位輸出；在接收資料時，接收器在接收時鐘的上升沿對接收資料取樣，進行資料位檢測，

如圖7-5 所示。

接收/傳送時鐘頻率與波特率有如下關係：

收/發時鐘頻率 ＝ n × 收/發波特率

n＝1，16，64

在同步傳送方式，必須取n＝1，即接收/傳送時鐘的頻率等於收/發波特率。在非同步傳送方式，n＝1,16,64,即可以選擇接收/傳送時鐘頻率是波特率的1,16,64 倍。因此可由要求的傳送波特率及所選擇的倍數n 來確定接收/傳送時鐘的頻率。

例如，若要求資料傳送的波特率為300Baud，則

接收/傳送時鐘頻率＝300Hz （n＝1）

接收/傳送時鐘頻率＝4800Hz （n＝16）

接收/傳送時鐘頻率＝19.2kHz （n＝64）

接收/傳送時鐘的週期Tc 與傳送的資料位寬之間的關係是：

Tc ＝ Td / n

若取n＝16,那麼非同步傳送接收資料實現同步的過程如下：接收器在每一個接收時鐘的上升沿取樣接收資料線，當發現接收資料線出現低電平時就認為是起始位的開始，以後若在連續撤8 個時鐘週期（因n＝16,故Td＝16Tc）內檢測到接收資料線仍保持低電平，則確定它為起始位（不是干擾訊號）。通過這種方法，不僅能夠排除接收線上的噪聲干擾，識別假起始位，而且能夠相當精確的確定起始位的中間點，從而提供一個正確的時間基準。從這個基準算起，每隔16Tc 取樣一次資料線，作為輸入資料。一般來說，從接收資料線檢測到一個下降沿開始，若其低電平能保持n/2Tc（半位時間），則確定為起始位，其後每隔nTc 時間（一個數據時間）在每個資料位的中間點取樣。

由此可見，接收/傳送時鐘對於收/發雙方之間的資料傳輸達到同步是至關重要的。