简单的异步串行通信实验5y88 - 图文

开课学院及实验室： 日期： 学院：土木学院 实验中心 年级、专业、班 姓名 学号 实验课程名称 计算机网络技术 成绩 实验项目名称 实验一 简单的异步串行通信实验 指导老师 一、实验目的及要求： 1、了解掌握RS－232接口标准以及DB9的主要引脚功能； 2、了解掌握串口通信的基本原理； 3、学习掌握RS－232电缆的制作和测试方法； 4、学习掌握使用串口调试程序进行串口之间的通信实验。 二、实验原理： 1、异步串行通信原理 2、RS-232接口标准 串行口是一种最基本的通信接口，基本上所有的个人计算机及通信终端设备都配有这种接口。尽管异步串行通信受到传输距离和速率的限制，但由于它简单实用，至今仍然应用于各个领域之中。即使是在网络应用十分广泛的今天，异步串行通信依然是必不可少的。 1、异步串行通信原理 在计算机系统中，每个字符一般使用一个8位二进制代码表示。在数据通信中，通常将传送的每个字符的二进制代码按照由低位到高位的顺序依次发送的方式称为串行通信。图2-1是串行通信的示意图。由于串行通信只需在发送方和接收方之间建立一条通信信道，因此可以减小通信系统的造价。在远程通信中，一般采用串行通信方式。 图1-1 串行通信示意图 同步是数据通信中必须解决的一个重要问题。所谓同步就是要求通信的收发双方在时间基准上保持一致。在串行通信中，“异步”是同步收发双方通信的重要方式。在异步串行通信中，每个字符作为一个独立的整体进行发送，字符之间的时间间隔可以是任意的。为了实现同步，需要在每个字符的第一位前加1位起始符（逻辑1），并在字符的最后一位后加1位、1.5位或2位停止位（逻辑0）。异步串行传输的比特流结构如图2-2所示。 图1-2 异步串行传输的比特流结构 常用的串行通信接口标准包括RS-232、RS-449、V.24、V.35等。其中，RS-232是最常用的串行通信标准之一。个人计算机及终端系统中配备的串行接口几乎都符合RS-232标准。 2、RS-232接口标准 在数据通信中，通常将数据终端设备简称为DTE（data terminal equipment），而将数据通信设备称为DCE（data circuit equipment）。DTE是具有一定数据处理能力以及发送和接收能力的设备，而DCE的主要作用是在DTE和传输线路之间提供信号变换和实现编码功能，并且负责建立、保持和释放数据链路的连接。DTE可以是计算机或终端，也可以是各种I/O设备，而与模拟话路相连接的调制解调器（Modem）则是典型的DCE。RS-232的主要内容就是定义DTE和DCE之间的接口标准。 RS-232是美国电子工业协会EIA推荐使用的串行通信标准。其初衷是为了促进利用电话网进行数据通信应用的发展，现在也普遍应用于各类计算机或终端设备之间的短距离连接。 RS-232使用的连接器包括DB-25、DB-15和DB-9等几种类型，不同类型连接器使用的引脚定义也各不相同。目前，个人计算机配备的RS-232连接器通常为DB-9，它提供异步串行通信需要的9个信号；可分为针型接口和孔型接口，其中个人计算机上通常安装针型接口。DB-9引脚的排列和信号名称如图1-3 所示。 图1-3 DB-9引脚排列和信号名称 RS－232采用负逻辑，逻辑0相当于对信号地有＋3～＋15V的电压，逻辑1相当于对信号地有－3～－15V的电压。在－3V～＋3V的过渡区，逻辑状态不定。RS－232串行口信号分为传送信号、联络信号和信号地3类。传送信号包括TxD（发送数据）和RxD（接收数据），它们是经由TxD传送和

RxD接收的信息比特流。一个传送单位由起始位、数据位和停止位（有时还包含奇偶校验位）组成。本次实验将两台计算机的串口进行直接连接，并通过简单的编程，实现键盘输入的对话功能，如图1-4所示。通过这个实验，要求可以较为深入的了解RS－232接口的主要特点，掌握RS－232接口的基本接线方法，学习利用高级语言控制个人计算机RS－232串行通信的基本过程。 图1-4 异步串行通信实验总体结构示意图 2、详细描述实验过程，分析实验结果。 下面所示为接收图和发送图： 3、思考并回答以下问题： （1）在本实验中，RS—232串口电缆处于OSI参考模型的什么位置？它的作用是什么？ 答： RS—232串口电缆处于OSI参考模型的物理层位置，它的作用是充当发送和接收数据的物理传输介质，为数据的收发提供了一条物理通道。 （2）在本实验中，数据和信号分别体现在OSI参考模型的什么位置？两者之间有何区别？ 数据是在数据链路层，是为网络层提供服务的，解决两个相邻结点之间的通信问题，传送的协议数据单元称为数据帧。信号是在OSI参考模型的物理层，它利用传输介质为数据链路层提供物理连接。区别：数据帧中包含物理地址、控制码、数据及校验码等信息。该层的主要作用是通过校验、确认和反馈重发等手段，将不可靠的物理链路转换成对网络层来说无差错的数据链路；而物理层则定义了物理链路的建立、维护和拆除有关的机械、电气、功能和规程特性。 包括信号线的功能、“0”和“1”信号的电平表示、数据传输速率、物理连接器规格及其相关的属性等。物理层的作用是通过传输介质发送和接收二进制比特流。 （3）什么是波特率？为何两台PC的波特率不同就不能正常通信？ 波特率即调制速率，指的是信号被调制以后在单位时间内的变化，即单位时间内载波参数变化的次数。因为通信双方进行同步，然后发送方以一个固定的时间间隔进行比特位的传输，接收方以一个固定的时间间隔进行比特位的接收，如果双方的波特率不同，就意味着发送方和接收方所采用的时间间隔不相等，就可能导致接收数据的错位。 4、总结本实验主要结论。 1、通过串口通信可以实现两台PC机短距离收发通信 2、在连接串口时，两台PC机间串口的接收端与发送端应该反过来对应连接。 3,、2台PC机要设置相同的波特率， 这样才能实现同步发送和接送，使数据准确无误的传送与接收

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