1、共 頁1第第2 2章章 總線、存儲器和接口總線、存儲器和接口 4 4學時學時本章的主要內容有本章的主要內容有1 1、計算機的總線、數據總線、地址總線、計算機的總線、數據總線、地址總線、控制總線的基本概念控制總線的基本概念2 2、基本存儲電路、存儲單元、存儲器和、基本存儲電路、存儲單元、存儲器和地址的概念地址的概念3 3、存儲器的種類、存儲器的種類共 頁24 4、外部設備及其特點、外部設備及其特點5 5、外部設備與主機之間接口電路的功能、外部設備與主機之間接口電路的功能6 6、接口電路的基本構成、接口電路的基本構成7 7、外設與處理器之間信息傳輸的控制方式：、外設與處理器之間信息傳輸的控制方式：

2、查詢、中斷與查詢、中斷與DMADMA共 頁32.1 2.1 總線總線2.1.1 2.1.1 總線的基本概念總線的基本概念 總線是遵照標準制作的用于連接計算總線是遵照標準制作的用于連接計算機系統多個部件的信息傳輸線，在總線上機系統多個部件的信息傳輸線，在總線上根據需要隨時添加或撤減設備。根據需要隨時添加或撤減設備。 按二進制信息位的傳送方式，總線有按二進制信息位的傳送方式，總線有并行總線和串行總線兩種。并行總線和串行總線兩種。共 頁41 1、并行總線、并行總線 并行總線由多條傳輸線組成，其數目并行總線由多條傳輸線組成，其數目與被傳輸數據的位數相同，每條線負責傳與被傳輸數據的位數相同，每條線負責傳

3、輸一位二進制代碼。輸一位二進制代碼。 它可以一次同時傳輸一個多位二進制它可以一次同時傳輸一個多位二進制代碼，因此被稱為并行總線。代碼，因此被稱為并行總線。 總線中傳輸線的數目叫做總線寬度，總線中傳輸線的數目叫做總線寬度，如如1616位、位、3232位、位、6464位等。位等。共 頁52 2、串行總線、串行總線 多位二進制代碼在一根線上一位接著多位二進制代碼在一根線上一位接著一位地逐一傳輸，這樣的總線叫做串行總一位地逐一傳輸，這樣的總線叫做串行總線。線。3 3、并行總線與串行總線的優缺點、并行總線與串行總線的優缺點（1 1）并行總線）并行總線 速度快；傳輸線數目多，傳輸距離短；速度快；傳輸線數目

4、多，傳輸距離短；共 頁6（2 2）串行總線）串行總線 傳輸線數目少，遠距離傳輸；速度慢。傳輸線數目少，遠距離傳輸；速度慢。2.1.2 2.1.2 系統總線系統總線 系統總線通常指計算機系統芯片之間系統總線通常指計算機系統芯片之間的連接總線。的連接總線。 數據總線（數據總線（DBDB）、地址總線（）、地址總線（ABAB）、）、控制總線（控制總線（CBCB）。）。共 頁71 1、數據總線、數據總線 數據總線是在計算機的各個部件之間數據總線是在計算機的各個部件之間傳送數據的通路，一般為雙向并行總線。傳送數據的通路，一般為雙向并行總線。2 2、地址總線、地址總線 地址總線用來傳送由指令或程序計數地址總

5、線用來傳送由指令或程序計數器經地址地址寄存器送出的地址信息。器經地址地址寄存器送出的地址信息。 計算機的地址總線一般為單向并行總計算機的地址總線一般為單向并行總線，決定系統可配置內存的最大容量。線，決定系統可配置內存的最大容量。共 頁83 3、控制總線、控制總線 還需要一些傳遞讀還需要一些傳遞讀/ /寫信號、復位信寫信號、復位信號、同步信號之類的控制信息的信號線。號、同步信號之類的控制信息的信號線。這些用來傳遞控制信息的信號線放在一起這些用來傳遞控制信息的信號線放在一起叫做控制總線。叫做控制總線。2.1.3 2.1.3 系統總線結構系統總線結構 無論是總線還是需要掛接的設備，它無論是總線還是需

6、要掛接的設備，它們必須符合某一標準們必須符合某一標準總線標準。總線標準。共 頁9 總線標準就是系統與各模塊、模塊與總線標準就是系統與各模塊、模塊與模塊之間的一個互連的標準界面。模塊之間的一個互連的標準界面。 目前流行的總線標準有以下幾種：目前流行的總線標準有以下幾種：1 1、ISAISA標準標準 ISA ISA（Industry Standard Industry Standard ArchitectureArchitecture）工業標準體系結構。工業標準體系結構。 81 81年提出，年提出，這個標準在這個標準在IBM PC/ATIBM PC/AT（8028680286）機上首先使用，故又稱

7、為）機上首先使用，故又稱為ATAT總線。總線。共 頁10 ISAISA總線的結構如下圖所示：總線的結構如下圖所示：共 頁11 ISAISA是把慢速的是把慢速的I/OI/O總線與高速的存儲總線與高速的存儲器總線分開的一種雙總線結構。器總線分開的一種雙總線結構。 ISA ISA總線速度為最高達總線速度為最高達32 Mbyte/s32 Mbyte/s。共 頁122 2、PCIPCI總線總線 PCI PCI（Peripheral Component Peripheral Component InterconnectInterconnect）總線。它是目前個人計算）總線。它是目前個人計算機使用最為廣泛的

8、接口，幾乎所有的主板機使用最為廣泛的接口，幾乎所有的主板產品上都帶有這種插槽。產品上都帶有這種插槽。 1991 1991年下半年，年下半年，IntelIntel公司首先提出了公司首先提出了PCIPCI的概念。的概念。 PCI PCI是一種先進的局部總線，它已成為是一種先進的局部總線，它已成為局部總線的新標準。局部總線的新標準。共 頁13 Pentium Pentium系列微機普遍使用該總線，系列微機普遍使用該總線，其特點是通過其特點是通過PCIPCI橋把存儲器總線與橋把存儲器總線與PCIPCI總總線橋接起來，再由線橋接起來，再由ISAISA總線控制器與總線控制器與ISAISA總總線連接起來。而

9、線連接起來。而PCIPCI總線則處在中間，用總線則處在中間，用于掛接磁盤控制器、圖形控制器和網卡之于掛接磁盤控制器、圖形控制器和網卡之類的高速設備。類的高速設備。 PCIPCI總線結構如下：總線結構如下：共 頁14共 頁15 PCI PCI總線最高傳輸率可達總線最高傳輸率可達1GB/s1GB/s。 共 頁163 3、USBUSB總線總線 USB USB（Universal Serial BusUniversal Serial Bus）通用）通用串行總線接口。主要用于低速外圍設備，串行總線接口。主要用于低速外圍設備，如鼠標、操縱桿以及打印機、掃描儀、數如鼠標、操縱桿以及打印機、掃描儀、數碼相機等

10、。碼相機等。 1997 1997年提出，年提出，USBUSB總線標準由總線標準由1.11.1版版升級到升級到2.02.0版后，傳輸率由版后，傳輸率由12Mbps12Mbps增加到增加到了了480Mbps480Mbps，更換介質后連接距離由原來，更換介質后連接距離由原來的的5 5米增加到近百米。米增加到近百米。 共 頁172.1.4 2.1.4 片內總線片內總線 芯片內部在片內各個部件之間傳輸信芯片內部在片內各個部件之間傳輸信息的總線叫做片內總線。息的總線叫做片內總線。 下面是一個下面是一個ARMARM嵌入式處理器芯片內嵌入式處理器芯片內部總線的示意圖。部總線的示意圖。共 頁18共 頁192.2

11、 2.2 存儲器存儲器 為了將存儲器內的存儲裝置與處理器為了將存儲器內的存儲裝置與處理器之外的存儲裝置在名稱上區分開來，把處之外的存儲裝置在名稱上區分開來，把處理器之內的存儲裝置叫做寄存器，而處理理器之內的存儲裝置叫做寄存器，而處理器之外的存儲裝置叫做存儲器。器之外的存儲裝置叫做存儲器。 處理器之外的存儲器又被分為內存處理器之外的存儲器又被分為內存與外存。寄存器、內存與處理器之間的與外存。寄存器、內存與處理器之間的關系如下所示。關系如下所示。共 頁202.2.1 2.2.1 半導體存儲器的一般結構半導體存儲器的一般結構共 頁211 1、8 8位片位片2 2、1 1位片位片3 3、由、由8 8位

12、片和位片和1 1位片構成更大容量位片構成更大容量2.2.2 2.2.2 隨機讀隨機讀/ /寫存儲器寫存儲器 隨機讀隨機讀/ /寫存儲器（寫存儲器（Random Access Random Access MemeryMemery，RAMRAM）是存儲器可隨時對其進行）是存儲器可隨時對其進行讀操作或寫操作的存儲器。讀操作或寫操作的存儲器。共 頁22 RAM RAM又分為靜態又分為靜態RAMRAM和動態和動態RAMRAM兩種。兩種。1 1、靜態、靜態RAMRAM（SRAMSRAM） 靜態靜態RAMRAM的基本存儲電路如下所示：的基本存儲電路如下所示：共 頁23 由于這種存儲器在不斷電的情況下，由于這

13、種存儲器在不斷電的情況下，通過數據線寫入的數據在下一次寫入前不通過數據線寫入的數據在下一次寫入前不會丟失，所以叫做靜態存儲器。會丟失，所以叫做靜態存儲器。 又由于這種存儲電路隨時可以寫入，又由于這種存儲電路隨時可以寫入，又隨時可以讀出，所以由它構成的存儲器又隨時可以讀出，所以由它構成的存儲器叫做靜態隨機讀叫做靜態隨機讀/ /寫存儲器。寫存儲器。 缺點：使用半導體管的數目較多，占缺點：使用半導體管的數目較多，占用的芯片面積較大，而且由于總有一個用的芯片面積較大，而且由于總有一個管子處于導通狀態，因此功耗較大。管子處于導通狀態，因此功耗較大。共 頁242 2、動態、動態RAMRAM（DRAMDRA

14、M） 為了減少基本存儲器電路所占用的芯為了減少基本存儲器電路所占用的芯片面積，提高存儲器芯片的集成度，人們片面積，提高存儲器芯片的集成度，人們又設計了一些管子數目較少的基本存儲電又設計了一些管子數目較少的基本存儲電路，如路，如4 4管、管、3 3管、單管等存儲電路。這種管、單管等存儲電路。這種存儲器有一個共同的特點：存儲器有一個共同的特點： 都是利用電容來存儲信息。都是利用電容來存儲信息。 一個單管動態一個單管動態RAMRAM基本存儲電路如下：基本存儲電路如下：共 頁25共 頁26 優點：價格低廉，功耗低。優點：價格低廉，功耗低。 缺點：必須配置刷新電路，定時對存缺點：必須配置刷新電路，定時對

15、存儲電路刷新。因此這種存儲器叫做動態存儲電路刷新。因此這種存儲器叫做動態存儲器。儲器。3 3、兩種、兩種RAMRAM的簡單比較的簡單比較（1 1）速度上）速度上 靜態靜態RAMRAM比動態比動態RAMRAM高得多。高得多。（2 2）價格上）價格上共 頁27 動態動態RAMRAM比靜態比靜態RAMRAM便宜的多，尤其是便宜的多，尤其是在存儲器的容量較大時。在存儲器的容量較大時。4 4、備份電源、備份電源共 頁282.2.3 2.2.3 只讀存儲器只讀存儲器 ROM ROM（Read Only MemoryRead Only Memory）。）。1 1、只讀存儲器、只讀存儲器ROMROM 這種芯片

16、在制造過程中，用特殊的方這種芯片在制造過程中，用特殊的方法把需要保存的數據燒錄到了存儲器的各法把需要保存的數據燒錄到了存儲器的各個單元，其內容只能讀不能寫，因此叫做個單元，其內容只能讀不能寫，因此叫做只讀存儲器。只讀存儲器。 只適合應用在大批量應用的場合。只適合應用在大批量應用的場合。共 頁292 2、可編程的、可編程的PROMPROM PROM PROM（Programmable ROMProgrammable ROM）。但只能）。但只能寫一次，成本比寫一次，成本比ROMROM高，一般只適用于少高，一般只適用于少量需求的場合或產品研發階段。量需求的場合或產品研發階段。3 3、可擦除可編程的、

17、可擦除可編程的EPROMEPROM EPROM EPROM（Erasable Programmable ROMErasable Programmable ROM）芯片可重復擦除和寫入，解決了芯片可重復擦除和寫入，解決了PROMPROM芯片芯片只能寫入一次的弊端。只能寫入一次的弊端。共 頁30 EPROM EPROM有一個顯著特征，芯片上有一有一個顯著特征，芯片上有一個窗口，透過窗口可以看到內部的集成電個窗口，透過窗口可以看到內部的集成電路，紫外線透過該窗口照射內部芯片就可路，紫外線透過該窗口照射內部芯片就可以擦除其內部數據。以擦除其內部數據。 編程電壓一般為：編程電壓一般為：Vpp=1224V

18、Vpp=1224V。4 4、電擦除可編程的、電擦除可編程的E E2 2PROMPROM E E2 2PROMPROM（Electrically Erasable Electrically Erasable Programmable ROMProgrammable ROM）。）。共 頁31 修改以字節為最少修改單位。修改以字節為最少修改單位。E E2 2PROMPROM在寫入數據時，只需用廠家提供的專用刷在寫入數據時，只需用廠家提供的專用刷新程序就可以改寫內容，但仍然要使用與新程序就可以改寫內容，但仍然要使用與正常供電電壓不同的編程電壓，所以它屬正常供電電壓不同的編程電壓，所以它屬于雙電壓芯片。

19、于雙電壓芯片。5 5、閃存、閃存FlashFlash 類似于類似于E E2 2PROMPROM，但它的讀寫操作都是，但它的讀寫操作都是在同一個電壓下進行的，屬于真正的單在同一個電壓下進行的，屬于真正的單電壓芯片。電壓芯片。共 頁32 擦除時不是以字節為基本單位，而是擦除時不是以字節為基本單位，而是以以SectorSector（又稱（又稱BlockBlock）為最小單位，不同）為最小單位，不同廠家不同。寫入時最小單位是字節。廠家不同。寫入時最小單位是字節。 Flash ROM Flash ROM的存儲容量普遍大于的存儲容量普遍大于EPROMEPROM，為，為512KB8MB512KB8MB。由于

20、價格適中，。由于價格適中，適合用來存儲程序代碼，近年來已逐漸適合用來存儲程序代碼，近年來已逐漸取代了取代了E E2 2PROMPROM。共 頁332.2.4 2.2.4 存儲器的邏輯表示存儲器的邏輯表示 如果存儲器已經通過通過譯碼器與處如果存儲器已經通過通過譯碼器與處理器進行了連接，那么該存儲器的各個單理器進行了連接，那么該存儲器的各個單元就有了確定的地址，于是存儲器的邏輯元就有了確定的地址，于是存儲器的邏輯結構圖就如下所示：結構圖就如下所示：共 頁342.3 2.3 外部設備及接口外部設備及接口 由于信號制度、工作速度等原因，這由于信號制度、工作速度等原因，這些外部設備不能象存儲器那樣通過總

21、線與些外部設備不能象存儲器那樣通過總線與處理器直接連接，所以必須采用一些特定處理器直接連接，所以必須采用一些特定的電路作為它們之間的中間媒介，把外設的電路作為它們之間的中間媒介，把外設封裝成存儲器的樣子。封裝成存儲器的樣子。 這樣，處理器就可以把外設按照管這樣，處理器就可以把外設按照管理存儲器的方式來處理了。這些中介電理存儲器的方式來處理了。這些中介電共 頁35路就叫做外設與處理器的接口電路，或路就叫做外設與處理器的接口電路，或I/OI/O接口。接口。 接口電路的作用如下圖所示：接口電路的作用如下圖所示：共 頁362.3.1 2.3.1 外部設備及其特點外部設備及其特點 由于外設多種多樣，在結

22、構、工作方由于外設多種多樣，在結構、工作方式、工作速度和信號制度等方面，外部設式、工作速度和信號制度等方面，外部設備具有與計算機截然不同的特點。備具有與計算機截然不同的特點。1 1、信號種類繁多、信號種類繁多 外部設備主要有以下外部設備主要有以下4 4種類型信號：種類型信號：（1 1）數字量）數字量共 頁37（2 2）模擬量）模擬量（3 3）開關量）開關量（4 4）脈沖量）脈沖量2 2、沒有地址、沒有地址3 3、工作速度與處理器的工作速度不匹配、工作速度與處理器的工作速度不匹配2.3.2 I/O2.3.2 I/O接口電路的功能接口電路的功能 添加在主機與外部設備之間的電路就添加在主機與外部設備

23、之間的電路就叫做叫做I/OI/O接口電路，簡稱接口電路，簡稱I/OI/O接口。接口。共 頁38 I/O I/O接口應該具有信號轉換、緩沖以接口應該具有信號轉換、緩沖以及為外設編址和通信聯絡等功能。及為外設編址和通信聯絡等功能。1 1、信號轉換、信號轉換 作為作為I/OI/O接口，首先要解決的是主機接口，首先要解決的是主機與外設的信號不匹配的問題。與外設的信號不匹配的問題。（1 1）電平轉換）電平轉換（2 2）串并轉換）串并轉換（3 3）脈沖信號轉換）脈沖信號轉換共 頁39（4 4）模擬信號轉換）模擬信號轉換2 2、數據緩沖、數據緩沖 盡管通過信號轉換電路可以實現信號盡管通過信號轉換電路可以實現

24、信號制度的匹配，但由于外部設備與主機的工制度的匹配，但由于外部設備與主機的工作速度的不匹配，會使外部設備與主機直作速度的不匹配，會使外部設備與主機直接交換信息時產生信息丟失的現象。接交換信息時產生信息丟失的現象。 在主機與信號轉換電路之間添加一在主機與信號轉換電路之間添加一個數據暫存裝置，這種裝置也叫做數據個數據暫存裝置，這種裝置也叫做數據緩沖器。緩沖器。共 頁40共 頁413 3、端口的概念、端口的概念 在計算機技術中，人們把接口中每一在計算機技術中，人們把接口中每一個具有地址的寄存器叫做端口。個具有地址的寄存器叫做端口。 一個外設可能有多個端口，當然也就一個外設可能有多個端口，當然也就有多

25、個地址。有多個地址。 目前，有兩種目前，有兩種I/OI/O端口的編址方式：端口的編址方式：存儲器映像方式和獨立存儲器映像方式和獨立I/OI/O方式。方式。（1 1）存儲器映像方式）存儲器映像方式共 頁42 把把I/OI/O端口與存儲器的存儲單元同等端口與存儲器的存儲單元同等看待并一起編址的方式就叫做存儲器映像看待并一起編址的方式就叫做存儲器映像方式。方式。 優點：優點： 一是可以用任何存儲器操作指令來一是可以用任何存儲器操作指令來操作操作I/OI/O端口，程序的編寫方便、靈活。端口，程序的編寫方便、靈活。 二是可以使外設的數目幾乎不受限二是可以使外設的數目幾乎不受限制，而只受總存儲容量的限制。

26、制，而只受總存儲容量的限制。共 頁43 三是使系統的讀三是使系統的讀/ /寫邏輯比較簡單。寫邏輯比較簡單。 缺點：缺點： 要占用存儲器一部分存儲空間，并且要占用存儲器一部分存儲空間，并且為了識別一個為了識別一個I/OI/O端口，必須對全部地址端口，必須對全部地址線進行譯碼，增加了譯碼電路的復雜性，線進行譯碼，增加了譯碼電路的復雜性，而且執行外設尋址操作時間較長。而且執行外設尋址操作時間較長。（2 2）獨立）獨立I/OI/O方式方式共 頁44 也叫也叫I/OI/O獨立編址方式，即存儲器和獨立編址方式，即存儲器和I/OI/O端口兩者的地址空間互相端口兩者的地址空間互相“獨立獨立”，各自進行編址。各

27、自進行編址。 采用這種編址方式，需要在指令系采用這種編址方式，需要在指令系統中設置單獨的訪問統中設置單獨的訪問I/OI/O端口的指令。端口的指令。2.3.3 I/O2.3.3 I/O設備接口電路的基本結構設備接口電路的基本結構 一個一個I/OI/O接口可能的結構如下圖所示：接口可能的結構如下圖所示：共 頁45共 頁462.3.42.3.4外部設備與處理器的聯絡和數據傳輸外部設備與處理器的聯絡和數據傳輸 計算機主機與外部設備主要有三種聯計算機主機與外部設備主要有三種聯絡和數據傳輸方式：查詢方式、中斷方式、絡和數據傳輸方式：查詢方式、中斷方式、DMADMA方式。方式。1 1、查詢方式、查詢方式 也

28、叫程序查詢方式，它是一種處理也叫程序查詢方式，它是一種處理器主動與外部設備進行溝通的聯絡方式。器主動與外部設備進行溝通的聯絡方式。共 頁47 查詢方式的程序流程圖為：查詢方式的程序流程圖為：共 頁48缺點：處理器工作效率不高。缺點：處理器工作效率不高。2 2、中斷方式、中斷方式 是外部設備進行主動聯絡的方式。是外部設備進行主動聯絡的方式。 中斷方式工作示意圖如下：中斷方式工作示意圖如下：共 頁49 中斷方式避免了高速的處理器因等待中斷方式避免了高速的處理器因等待低速的外設而造成的時間浪費，從而大大低速的外設而造成的時間浪費，從而大大提高了處理器的工作效率。提高了處理器的工作效率。 但處理器在響

29、應了中斷請求后，必但處理器在響應了中斷請求后，必須停止現行程序而跳轉去執行中斷服務須停止現行程序而跳轉去執行中斷服務程序，并且為了完成程序，并且為了完成I/OI/O設備與主存的信設備與主存的信息交換，還不得不占用處理器運行時間息交換，還不得不占用處理器運行時間和內部寄存器。和內部寄存器。共 頁50 尤其是尤其是I/OI/O設備需要與主存進行大量設備需要與主存進行大量的信息交換時，這個問題就顯得更加突出。的信息交換時，這個問題就顯得更加突出。 設計一個只負責數據傳送的裝置代替設計一個只負責數據傳送的裝置代替處理器來實現處理器來實現I/OI/O設備與主存之間的數據設備與主存之間的數據傳輸工作，從而

30、使處理器可以去做其它更傳輸工作，從而使處理器可以去做其它更為重要的工作。按照這種設計思想設計的為重要的工作。按照這種設計思想設計的接口電路就叫做直接存儲器數據傳輸控制接口電路就叫做直接存儲器數據傳輸控制器（器（DMADMA）。）。共 頁51 DMA DMA工作示意圖如下所示：工作示意圖如下所示：共 頁522.4 2.4 常用接口電路常用接口電路2.4.1 2.4.1 并行接口電路并行接口電路 Intel 8212 Intel 8212 是一個八位的輸入輸出是一個八位的輸入輸出接口芯片。接口芯片。共 頁53 8212 8212的邏輯結構如下圖所示：的邏輯結構如下圖所示：共 頁54共 頁55引腳引

31、腳說明說明DI0DI7DI0DI7數據輸入數據輸入DO0DO7DO0DO7數據輸出數據輸出DS1DS1、DS2DS2片選片選MDMD模式模式STBSTB選通選通INTINT中斷請求中斷請求CLRCLR清零清零共 頁561 1、直通式輸入接口、直通式輸入接口共 頁572 2、有選通的輸入接口、有選通的輸入接口共 頁583 3、輸出接口、輸出接口共 頁594 4、82128212控制信號對輸出的控制作用控制信號對輸出的控制作用STBSTBMDMDDS1DS1、DS2DS2數據輸出數據輸出0 0或或1 10 00 0三態三態0 0或或1 11 10 0數據鎖存器數據鎖存器0 00 01 1數據鎖存器

32、數據鎖存器1 10 01 1數據輸入數據輸入0 0或或1 11 11 1數據輸出數據輸出共 頁60 8212 8212工作模式的改變是通過改變連線工作模式的改變是通過改變連線來實現的。當芯片的功能比較多時，這種來實現的。當芯片的功能比較多時，這種利用硬件接線來改變芯片的工作模式的方利用硬件接線來改變芯片的工作模式的方法就變得極為不方便。法就變得極為不方便。 可編程的芯片。可編程的芯片。2.4.2 2.4.2 串行接口電路串行接口電路1 1、數據通信方式、數據通信方式共 頁61 根據數據傳輸方向的不同，串行通信根據數據傳輸方向的不同，串行通信方有以下三種方式：方有以下三種方式：（1 1）單工方式

33、）單工方式 數據始終是從數據始終是從A A設備發向設備發向B B設備。設備。共 頁62（2 2）半雙工方式）半雙工方式 數據能雙向傳輸，但在任何時候都數據能雙向傳輸，但在任何時候都不能同時在兩個方向上傳輸。不能同時在兩個方向上傳輸。共 頁63（3 3）全雙工傳輸）全雙工傳輸 允許通信雙方同時進行發送和接收。允許通信雙方同時進行發送和接收。共 頁642 2、異步和同步串行通信、異步和同步串行通信（1 1）同步串行通信）同步串行通信 如果發送和接收雙方使用同一個時鐘如果發送和接收雙方使用同一個時鐘來控制通信，這種通信方式叫做同步串行來控制通信，這種通信方式叫做同步串行通信，同步通信要求雙方的時鐘必

34、須嚴格通信，同步通信要求雙方的時鐘必須嚴格一致。一致。（2 2）異步串行通信）異步串行通信共 頁65 如果發送設備和接收設備各自使用自如果發送設備和接收設備各自使用自己的時鐘來控制通信，這種通信方式叫做己的時鐘來控制通信，這種通信方式叫做異步串行通信，這種通信方式允許雙方的異步串行通信，這種通信方式允許雙方的時鐘在準確度和穩定度上有一定的差異。時鐘在準確度和穩定度上有一定的差異。3 3、異步串行通信協議、異步串行通信協議 在使用異步串行口傳輸一個字符的信在使用異步串行口傳輸一個字符的信息時，要求數據的格式及通信時序如下：息時，要求數據的格式及通信時序如下：共 頁66共 頁67（1 1）起始位：

35、邏輯）起始位：邏輯“0 0”信號，表示傳信號，表示傳輸數據的開始。輸數據的開始。（2 2）數據位：可以是）數據位：可以是4 4、5 5、6 6、7 7、8 8等，等，通常為一個通常為一個ASCIIASCII碼的字符。碼的字符。（3 3）奇偶校驗位）奇偶校驗位（4 4）停止位：邏輯）停止位：邏輯“1 1”，它是一個字符，它是一個字符數據的結束標志。可以是數據的結束標志。可以是1 1位、位、1.51.5位、位、2 2位。位。共 頁68（5 5）空閑位：邏輯）空閑位：邏輯 “1 1”狀態，表示當狀態，表示當前線路上沒有數據。前線路上沒有數據。4 4、同步串行通信協議、同步串行通信協議 同步串行通信協

36、議的典型代表是同步串行通信協議的典型代表是IBMIBM公司的二進制同步通信協議（公司的二進制同步通信協議（BSCBSC）。特）。特點是：一次傳輸一個由若干字符組成的點是：一次傳輸一個由若干字符組成的字符塊，并且規定了字符塊，并且規定了1010個用于表示數據個用于表示數據塊開頭語結束的特殊控制字。塊開頭語結束的特殊控制字。共 頁69SYNSYNSYNSYN SOHSOH 標題標題STXSTX 數據塊數據塊ETB/EXETB/EXT T塊效驗塊效驗SYNSYN：同步字符，可以單同步，雙同步。：同步字符，可以單同步，雙同步。SOHSOH：序始字符，表示標題的開始。：序始字符，表示標題的開始。標題：包

37、含源地址、目標地址、路由等信標題：包含源地址、目標地址、路由等信息。息。STXSTX：文始字符，標志著正文的開始。：文始字符，標志著正文的開始。共 頁70ETBETB：叫做組終字符。：叫做組終字符。EXTEXT：叫做文終字符。：叫做文終字符。 另一種同步串行通信協議叫做同步數另一種同步串行通信協議叫做同步數據鏈路控制規定（據鏈路控制規定（SDLCSDLC）。其格式如下：）。其格式如下：0111111001111110A AC CI IFCFC0111111001111110 8 8位位 8 8位位 8 8位位 0 0位位 1616位位 8 8位位開始標志開始標志 地址場地址場 控制場控制場 信

38、息場信息場 效驗場效驗場 結束標志結束標志共 頁71 它是依靠約定位組合模式，而不是靠它是依靠約定位組合模式，而不是靠特定字符來控制幀格式的，所以它被叫做特定字符來控制幀格式的，所以它被叫做面向同步位的同步通信協議。面向同步位的同步通信協議。5 5、波特率、波特率 波特率是衡量數據傳輸速率的指標。波特率是衡量數據傳輸速率的指標。表示每秒種傳輸的二進制位數。表示每秒種傳輸的二進制位數。 波特率的標準：波特率的標準：110110、300300、10001000、12001200、24002400、48004800、96009600和和1920019200。共 頁72低速傳輸：低于低速傳輸：低于30

39、0300波特率。波特率。中速傳輸：中速傳輸：30024003002400波特率。波特率。高速傳輸：大于高速傳輸：大于24002400波特率。波特率。發送發送/ /接收時鐘頻率接收時鐘頻率=N X =N X 波特率波特率 （N=1N=1，1616，6464）6 6、串行通信接口的結構、串行通信接口的結構共 頁73共 頁747 7、串行信息的調制傳輸方式、串行信息的調制傳輸方式（1 1）基帶傳輸）基帶傳輸 如果在傳輸線路上直接傳輸不做任如果在傳輸線路上直接傳輸不做任何處理的二進制信號，那么這種傳輸方何處理的二進制信號，那么這種傳輸方式叫做數字信號的基帶傳輸。式叫做數字信號的基帶傳輸。 由于傳輸的數

40、字信號是矩形波，所由于傳輸的數字信號是矩形波，所以它要求傳送線的頻帶較寬。以它要求傳送線的頻帶較寬。共 頁75 基帶傳輸方式僅適于近距離和速度較基帶傳輸方式僅適于近距離和速度較低的通信。低的通信。（2 2）調制解調）調制解調 在長距離通信中，發送方要用調制器在長距離通信中，發送方要用調制器把數字信號轉換成模擬信號，接收方則把數字信號轉換成模擬信號，接收方則用解調器將接收到的模擬信號再轉換成用解調器將接收到的模擬信號再轉換成數字信號。這就叫做信號的調制解調。數字信號。這就叫做信號的調制解調。（3 3）調制解調器）調制解調器共 頁76 實現調制和解調任務的裝置稱為調制實現調制和解調任務的裝置稱為調

41、制解調器（解調器（ModemModem）。）。（4 4）載波傳輸）載波傳輸 采用調制解調這種方式傳輸時，通采用調制解調這種方式傳輸時，通信雙方各接一個調制解調器，將數字信信雙方各接一個調制解調器，將數字信號寄載在模擬信號（載波）上加以傳輸。號寄載在模擬信號（載波）上加以傳輸。這種傳輸方式也稱為載波傳輸方式。這種傳輸方式也稱為載波傳輸方式。共 頁77（5 5）常用的調制方式）常用的調制方式 使載波振幅按照調制信號改變的調使載波振幅按照調制信號改變的調制方式叫調幅。經過調幅的電波叫調幅制方式叫調幅。經過調幅的電波叫調幅波。它保持著高頻載波的頻率特性，但波。它保持著高頻載波的頻率特性，但包絡線的形狀

42、則和信號波形相似。調幅包絡線的形狀則和信號波形相似。調幅波的振幅大小，由調制信號的強度決定。波的振幅大小，由調制信號的強度決定。調幅波用英文字母調幅波用英文字母AMAM表示。表示。調幅波調幅波共 頁78調相波調相波 載波的相位對其參考相位的偏離值載波的相位對其參考相位的偏離值隨調制信號的瞬時值成比例變化的調制隨調制信號的瞬時值成比例變化的調制方式，稱為相位調制，或稱調相。調相方式，稱為相位調制，或稱調相。調相和調頻有密切的關系。調相時，同時有和調頻有密切的關系。調相時，同時有調頻伴隨發生；調頻時，也同時有調相調頻伴隨發生；調頻時，也同時有調相伴隨發生，不過兩者的變化規律不同。伴隨發生，不過兩者

43、的變化規律不同。實際使用時很少采用調相制，它主要是實際使用時很少采用調相制，它主要是用來作為得到調頻的一種方法。用來作為得到調頻的一種方法。 共 頁79 調相即載波的初始相位隨著基帶數調相即載波的初始相位隨著基帶數字信號而變化，例如數字信號字信號而變化，例如數字信號1 1對應相位對應相位180180，數字信號，數字信號0 0對應相位對應相位0 0。這種調。這種調相的方法又叫相移鍵控相的方法又叫相移鍵控PSKPSK，其特點是抗，其特點是抗干擾能力強，但信號實現的技術比較復干擾能力強，但信號實現的技術比較復雜。雜。共 頁80調頻波調頻波 使載波頻率按照調制信號改變的調使載波頻率按照調制信號改變的調制方式叫調頻。已調波頻率變化的大小制方式叫調頻。已調波頻率變化的大小由調制信號的大小決定，變化的周期由由調制信號的大小決定，變化的周期由調制信號的頻率決定。已調波的振幅保調制信號的頻率決定。已調波的振幅保持不變。調頻波的波形，就像是個被壓持不變。調頻波的波形，就像是個被壓縮得不均勻的彈簧，調頻波用英文字母縮得不均勻的彈簧，調頻波用英文字母FMFM表示。表示。共 頁818 8、串行接口標準、串行接口標準（1 1）9 9、2525引腳引腳D D型插座型插座共 頁82共 頁83RS-232CRS-232