微机系统与接口微机系统与接口东南大学东南大学第五章第五章 数字量输入输出数字量输入输出(5)(5)*概概念念：总总线线、接接口口电电路路、接接口口芯芯片片、端端口地址口地址 *中断及其处理中断及其处理 中断控制器中断控制器8259 *定时器定时器/计数器计数器*并行并行/串行串行I/O DMA电路与应用电路与应用1微机系统与接口微机系统与接口东南大学东南大学并行通信回顾并行通信回顾1、数据的各位、数据的各位同时同时在在多根并行传输线上多根并行传输线上进行进行传输。传输。多根数据线多根数据线距离短、线路费用高距离短、线路费用高 （空间（空间时间时间）2、并行通信、并行通信适于适于短距离短距离、高速高速通信；通信；长距离通信长距离通信 串行通信串行通信2微机系统与接口微机系统与接口东南大学东南大学串行通信基础串行通信基础v串行通信：将数据分解成二进制位用一条串行通信：将数据分解成二进制位用一条信号线，一位一位顺序传送的方式信号线，一位一位顺序传送的方式v串行通信的优势：用于通信的线路少，因串行通信的优势：用于通信的线路少，因而在远距离通信时可以极大地降低成本而在远距离通信时可以极大地降低成本v串行通信适合于远距离数据传送，也常用串行通信适合于远距离数据传送，也常用于速度要求不高的近距离数据传送于速度要求不高的近距离数据传送vPC系列机上键盘、鼠标器与主机间采用串系列机上键盘、鼠标器与主机间采用串行数据传送行数据传送3微机系统与接口微机系统与接口东南大学东南大学1.1.异步通信异步通信v串行通信时的数据、控制和状态信息都使串行通信时的数据、控制和状态信息都使用同一根信号线传送用同一根信号线传送v收发双方必须遵守共同的收发双方必须遵守共同的通信协议通信协议（通信（通信规程），才能解决传送速率、信息格式、规程），才能解决传送速率、信息格式、位同步、字符同步、数据校验等问题位同步、字符同步、数据校验等问题v串行异步通信以串行异步通信以字符字符为单位进行传输，其为单位进行传输，其通信协议是起止式异步通信协议通信协议是起止式异步通信协议4微机系统与接口微机系统与接口东南大学东南大学起止式异步通信协议起止式异步通信协议起始位起始位每个字符开始传送的标志，每个字符开始传送的标志，起始位采用逻辑起始位采用逻辑0电平电平起始位起始位校验位校验位停止位停止位空闲位空闲位数据位数据位低位低位高位高位字符字符0/10/1 0/10/10/10/10/10/11 10 01 11 11 1数数据据位位数数据据位位紧紧跟跟着着起起始始位位传传送送。由由58个二进制位组成，低位先传送个二进制位组成，低位先传送校校验验位位用用于于校校验验是是否否传传送送正正确确；可可选择奇检验、偶校验或不传送校验位选择奇检验、偶校验或不传送校验位停停止止位位表表示示该该字字符符传传送送结结束束。停停止止位采用逻辑位采用逻辑1电平，可选择电平，可选择1、1.5或或2位位空空闲闲位位传传送送字字符符之之间间的的逻逻辑辑1电电平平，表示没有进行传送表示没有进行传送5微机系统与接口微机系统与接口东南大学东南大学数据传输速率数据传输速率v数据传输速率也称比特率（数据传输速率也称比特率（Bit Rate）l每秒传输的二进制位数每秒传输的二进制位数bpsl字符中每个二进制位持续的时间长度都一样，为数据字符中每个二进制位持续的时间长度都一样，为数据传输速率的倒数传输速率的倒数v当进行二进制数码传输，且每位时间长度相等时，当进行二进制数码传输，且每位时间长度相等时，比特率还等于波特率（比特率还等于波特率（Baud Rate）v过去，串行异步通信的数据传输速率限制在过去，串行异步通信的数据传输速率限制在50 bps到到9600 bps之间。现在，可以达到之间。现在，可以达到115200 bps或更高或更高6微机系统与接口微机系统与接口东南大学东南大学2.2.同步通信同步通信v以一个以一个数据块（帧）数据块（帧）为传输单位，每个数据块为传输单位，每个数据块附加附加1个或个或2个同步字符，最后以校验字符结束个同步字符，最后以校验字符结束v同步通信的数据传输效率和传输速率较高，但同步通信的数据传输效率和传输速率较高，但硬件电路比较复杂硬件电路比较复杂v串行同步通信主要应用在网络当中串行同步通信主要应用在网络当中同步字符同步字符数据数据数据数据数据数据校验字符校验字符7微机系统与接口微机系统与接口东南大学东南大学3.3.传输制式传输制式全双工全双工站站A站站B站站A站站B站站A站站B半双工半双工单工单工示例示例8微机系统与接口微机系统与接口东南大学东南大学4.4.调制解调器调制解调器v调制（调制（Modulating）l把数字信号转换为电话线路传送的模拟信号把数字信号转换为电话线路传送的模拟信号v解调（解调（Demodulating）l将电话线路的模拟信号转换为数字信号将电话线路的模拟信号转换为数字信号v调制解调器调制解调器MODEMl具有调制和解调功能的器件合制在一个装置具有调制和解调功能的器件合制在一个装置9微机系统与接口微机系统与接口东南大学东南大学串行接口标准串行接口标准RS-232CRS-232Cv美国电子工业协会美国电子工业协会EIA制定的通用标准串行接口制定的通用标准串行接口l1962年公布，年公布，1969年修订年修订l1987年年1月正式改名为月正式改名为EIA-232Dv设计目的是用于连接调制解调器设计目的是用于连接调制解调器v现已成为数据终端设备现已成为数据终端设备DTE（例如计算机）与数（例如计算机）与数据通信设备据通信设备DCE（例如调制解调器）的标准接口（例如调制解调器）的标准接口v可实现远距离通信，也可近距离连接两台微机可实现远距离通信，也可近距离连接两台微机v属于网络层次结构中的最低层：物理层属于网络层次结构中的最低层：物理层10微机系统与接口微机系统与接口东南大学东南大学11微机系统与接口微机系统与接口东南大学东南大学异步串行通信接口标准异步串行通信接口标准vRS-422使用差分信号，传输速率提高到10Mbps，传输距离延长到4000英尺，允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。RS-232使用非平衡参考地的信号。支持点对多的双向通信。RS422通过两对双绞线可以全双工工作收发互不影响vRS-485增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上。RS-485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用RS-485可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器12微机系统与接口微机系统与接口东南大学东南大学RS-232CRS-232C的引脚定义的引脚定义v232C接口标准使用一个接口标准使用一个25针连接器针连接器v绝大多数设备只使用其中绝大多数设备只使用其中9个信号，所以就个信号，所以就有了有了9针连接器针连接器13微机系统与接口微机系统与接口东南大学东南大学vRS-232引脚引脚14微机系统与接口微机系统与接口东南大学东南大学RS-232CRS-232C的引脚（的引脚（1 1）vTxD：发送数据：发送数据l串行数据的发送端串行数据的发送端vRxD：接收数据：接收数据l串行数据的接收端串行数据的接收端15微机系统与接口微机系统与接口东南大学东南大学RS-232CRS-232C的引脚（的引脚（2 2）vRTS：请求发送：请求发送l当数据终端设备准备好送出数据时，就发出有效的当数据终端设备准备好送出数据时，就发出有效的RTS信号，用于通知数据通信设备准备接收数据信号，用于通知数据通信设备准备接收数据vCTS：清除发送（允许发送）：清除发送（允许发送）l当数据通信设备已准备好接收数据终端设备的传送数当数据通信设备已准备好接收数据终端设备的传送数据时，发出据时，发出CTS有效信号来响应有效信号来响应RTS信号信号vRTS和和CTS是数据终端设备与数据通信设备间一是数据终端设备与数据通信设备间一对用于数据发送的联络信号对用于数据发送的联络信号16微机系统与接口微机系统与接口东南大学东南大学RS-232CRS-232C的引脚（的引脚（3 3）vDTR：数据终端准备好数据终端准备好l通常当数据终端设备一加电，该信号就有效，表明数通常当数据终端设备一加电，该信号就有效，表明数据终端设备准备就绪据终端设备准备就绪vDSR：数据装置准备好数据装置准备好l通常表示数据通信设备（即数据装置）已接通电源连通常表示数据通信设备（即数据装置）已接通电源连到通信线路上，并处在数据传输方式到通信线路上，并处在数据传输方式vDTR和和DSR也可用做数据终端设备与数据通信设也可用做数据终端设备与数据通信设备间的联络信号，例如应答数据接收备间的联络信号，例如应答数据接收17微机系统与接口微机系统与接口东南大学东南大学RS-232CRS-232C的引脚（的引脚（4 4）vGND：信号地信号地l为所有的信号提供一个公共的参考电平为所有的信号提供一个公共的参考电平vCD：载波检测（载波检测（DCD）l当本地调制解调器接收到来自对方的载波信号当本地调制解调器接收到来自对方的载波信号时，通知终端准备接收数据的信号时，通知终端准备接收数据的信号vRI：振铃指示振铃指示l当调制解调器接收到对方的拨号信号期间，该当调制解调器接收到对方的拨号信号期间，该引脚信号作为电话铃响的指示、保持有效引脚信号作为电话铃响的指示、保持有效18微机系统与接口微机系统与接口东南大学东南大学RS-232CRS-232C的引脚（的引脚（5 5）v保护地保护地（机壳地）（机壳地）l起屏蔽保护作用的接地端，一般应参照设备的起屏蔽保护作用的接地端，一般应参照设备的使用规定，连接到设备的外壳或大地使用规定，连接到设备的外壳或大地vTxC：发送器时钟：发送器时钟l控制数据终端发送串行数据的时钟信号控制数据终端发送串行数据的时钟信号vRxC：接收器时钟：接收器时钟l控制数据终端接收串行数据的时钟信号控制数据终端接收串行数据的时钟信号19微机系统与接口微机系统与接口东南大学东南大学RS-232CRS-232C的连接的连接v微机利用微机利用232C接口连接调制解调器，用于接口连接调制解调器，用于实现通过电话线路的远距离通信实现通过电话线路的远距离通信v微机利用微机利用232C接口直接连接进行短距离通接口直接连接进行短距离通信。这种连接不使用调制解调器，所以被信。这种连接不使用调制解调器，所以被称为零调制解调器（称为零调制解调器（Null Modem）连接）连接20微机系统与接口微机系统与接口东南大学东南大学连接调制解调器连接调制解调器电话线电话线MODEM微机微机2345678202223456782022MODEM23456782022数据装置准备好数据装置准备好DSRDSR数据终端准备好数据终端准备好DTRDTR发送数据发送数据TxDTxD接收数据接收数据RxDRxD请求发送请求发送RTSRTS允许发送允许发送CTSCTS信号地信号地GNDGND载波检测载波检测CDCD振铃指示振铃指示RIRI微机微机2345678202221微机系统与接口微机系统与接口东南大学东南大学不使用联络信号的不使用联络信号的3 3线相连方式线相连方式微机微机TxDRxDGND微机微机为了交换信息，为了交换信息，TxD和和RxD应当交叉连接应当交叉连接程序中不必使程序中不必使RTS和和DTR有效有效也不应检测也不应检测CTS和和DSR是否有效是否有效 22微机系统与接口微机系统与接口东南大学东南大学“伪伪”使用联络信号的使用联络信号的3 3线相连方式线相连方式RTS和和CTS各自互接，各自互接，DTR和和DSR各自互接各自互接表明请求传送总是允许、数据装置总准备好表明请求传送总是允许、数据装置总准备好微机微机DSRDTRTxDRxDRTSCTSGND微机微机23微机系统与接口微机系统与接口东南大学东南大学使用联络信号的多线相连方式使用联