串行接口

分类

　　◇同步接口

　　◇异步接口

　　其中，同步接口对应于同步通信，而异步接口对应于异步通信。

　　同步通信是指发送方和接收方同时、同步调进行数据的发送和接收。

　　异步通信是发送方和接收方不要求同时进行数据的发送和接收。

　　对于同步通信的接口来说，需要专用的一条或几条线路来传输控制信号。控制信号的作用是让发送和接收方同时开始数据的发送和接收，也就是说，发送端开始发送数据的时候，接收端已经准备就绪，等待接收数据，如图1所示，发送和接收数据同时开始、同时结束，没有时间差。

　　同时，因为同步信号同时接收同时发送的原因，要求发送和接收两端时钟频率一致,因此，在同步通信的接口上还有一条专用的线路传输时钟信号。一端发送自己的时钟，而另一端则直接使用对方的时钟信号。

　　图1  同步通信工作原理示意图

　　对于异步通信来说，接口没有专门用于传输控制信号的线路，只有发送接收数据的线路，而且，接收和发送端也不必同时开始、同时结束，双方可以有一定的时间差，如图2所示。那么异步通信中的双方如何约定数据的开始与结束呢?

　　图2 异步通信工作原理示意图

　　在异步通信中，用起、止位来确定每个字符的传送，每个字符前面都有一个起始位来标志字符的开始，末尾有一个停止位，来标注字符的结束。可选的校验位用来确保传输的正确性，如图3所示。

　　图3 异步通信方式的数据格式

　　在后面学习路由器的时候，会讲到串口的配置，其中会将串口链路的一端指定为DCE(Data circuit-terminating Equipment，数据电路终接设备)用于提供时钟，另一端为DTE(Data Terminal Equipment，数据终端设备)接受DCE的时钟，就是同步传输的例子，所使用的串口就是同步接口。 而配置交换机、路由器等网络设备时，需要使用到console口，当利用计算机的超级终端连接console口时，需要指定校验位、停止位等，就是异步通信。

标准

　　数据通信是在各种类型的用户终端和计算机之间，或者同一型号或不同型号的计算机之间进行的，因此计算机、终端和数据通信设备之间的连接需要标准的接口，即在插接方式、引线分配、电气特性及应答关系上均应符合统一的标准和规范。

　　DTE和DCE之间有很多个接口标准，目前最通用的类型有以下几个：

　　◇美国电子工业协会EIA的EIA-232接口。

　　◇ITU-T的V系列接口和X系列接口。

　　◇国际标准化组织ISO的ISO 211O、ISO 1177等。

　　EIA-232接口是美国电子工业协会EIA(Electronic Industry Association)联合贝尔公司、数据通信设备制造厂和计算机制造厂开发的一个使用串行二进制方式进行交换的DTE和DCE间的接口标准，当时称为RS-232。后来EIA又发表了RS-422A、RS-423A、RS-449接口标准，想取代RS-232，但似乎做不到。ITU-T采纳了RS-232，并做了较小改动，制定了v系列(v.24和V.28)接口标准。高速数据传输接口有V.35。

举例

　　EIA-232是由EIA在1969年颁布的一种目前使用最广泛的串行物理接口，当时称为RS-232，现在改名为EIA-232。

　　EIA-232标准提供了一个利用公用电话网络作为传输媒体，并通过调制解调器将远程设备连接起来的技术规定，如图1所示。远程电话网相连接时，通过调制解调器将数字转换成相应的模拟信号，以使其能与电话网相容；在通信线路的另一端，另一个调制解调器将模拟信号逆转换成相应的数字数据，从而实现比特流的传输。反映在具体的接口上是：计算机的异步通信接口(例如COM1、COM2)。许多电子设备都有EIA-232接口。

　　(1)电气特性：

　　规定逻辑1的电平为-15v～-5V，逻辑0的电平为5V～15V，也即EIA-232C采用15V和-15v的负逻辑电平，5V和-5V之间为过渡区域不做定义。对控制信号, 0表示“开”(ON)，1表示“关”(0FF)，数据速率0-20Kbps，连接电缆传输距离为15m。

　　图1  EIA-232远程连接

　　提示：EIA-232标准最初推荐的数据速率是OKbps～20Kbps，但实际中，很多设备已经实现了更高的速率，达到33.6Kbps甚至数百Kbps。

　　(2)机械特性：

　　在EIA-232中，规定采用的连接器接口有25根引脚，接口形状为D形接口。

　　(3)功能特性：

　　在图2中标明了EIA-232最常用的10根引脚的作用，括弧中的数字为引脚的编号，其余的一些引脚可以空着不用。图中引脚7是信号地，即公共回线。引脚1是保护地(即屏蔽地)，有时可不用。引脚2和引脚3都是传送数据的数据线，“发送”和“接收”都是对DTE而言的。有时只用图中的9个引脚(将“保护地”除外)制成专用的9芯插头，供计算机与调制解调器的连接使用。

　　图2  EIA-232的信号定义

　　(4)规程特性：

　　EIA-232的工作过程是在各条控制信号线的有序的ON(逻辑O)和0FF(逻辑1)状态的配合下进行的。例如，在DTE与。DCE连接的情况下，只有当“DCE就绪”控制线和“DTE就绪”控制线均为ON状态时，才具备操作的基本条件。若DTE要发送数据，则首先将“请求发送”控制线置为ON状态，等待“允许发送”控制线上应答信号为ON状态后，才能在“发送数据”数据线上发送数据。