《微型計算機(jī)通信與接口技術(shù)(第二版)》第5章目錄contents微型計算機(jī)通信概述串行通信接口技術(shù)并行通信接口技術(shù)網(wǎng)絡(luò)通信接口技術(shù)調(diào)制解調(diào)器與傳真機(jī)接口技術(shù)現(xiàn)代串行總線技術(shù)01微型計算機(jī)通信概述通信信道帶寬噪聲通信基本概念與術(shù)語01020304指信息從發(fā)送者傳輸?shù)浇邮照叩倪^程，包括數(shù)據(jù)傳輸、信號處理和通信協(xié)議等要素。指傳輸信息的通道，可以是物理介質(zhì)（如電纜、光纖）或無線電磁波等。指信道能夠傳輸?shù)念l率范圍，決定了數(shù)據(jù)傳輸速率和容量。指干擾信號傳輸?shù)母鞣N因素，如電磁干擾、熱噪聲等。指微型計算機(jī)及其接口設(shè)備，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理、存儲和傳輸。數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）指調(diào)制解調(diào)器、網(wǎng)絡(luò)接口卡等通信設(shè)備，負(fù)責(zé)將DTE發(fā)出的信號轉(zhuǎn)換成適合信道傳輸?shù)男盘?。?shù)據(jù)電路終接設(shè)備（DCE）指連接DTE和DCE的通信信道，可以是電纜、光纖、無線電波等。傳輸介質(zhì)指控制和管理通信過程的軟件，包括驅(qū)動程序、通信協(xié)議和應(yīng)用程序等。通信軟件微型計算機(jī)通信系統(tǒng)組成ABCD數(shù)據(jù)傳輸方式及特點(diǎn)并行傳輸指同時傳輸多個比特的數(shù)據(jù)，速度快但成本高，適用于短距離高速通信。異步傳輸以字符為單位進(jìn)行傳輸，每個字符前后都有起始位和停止位，適用于低速設(shè)備間的通信。串行傳輸指逐位傳輸數(shù)據(jù)，速度較慢但成本低，適用于長距離通信。同步傳輸以數(shù)據(jù)塊為單位進(jìn)行傳輸，需要發(fā)送方和接收方保持精確的時鐘同步，適用于高速通信。差錯控制方法奇偶校驗(yàn)通過增加一位校驗(yàn)位，使得整個數(shù)據(jù)（包括校驗(yàn)位）中1的個數(shù)為偶數(shù)（偶校驗(yàn)）或奇數(shù)（奇校驗(yàn)），可以檢測出一位錯誤但無法糾正。自動重傳請求（ARQ）當(dāng)接收方檢測到錯誤時，會向發(fā)送方發(fā)送一個重傳請求，要求發(fā)送方重新發(fā)送數(shù)據(jù)，直到接收方正確接收為止。循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）通過特定的多項(xiàng)式對數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，生成一個校驗(yàn)碼附加在數(shù)據(jù)后面進(jìn)行傳輸，可以檢測出多位錯誤并有一定的糾錯能力。前向糾錯（FEC）在發(fā)送數(shù)據(jù)時附加一定的冗余信息，當(dāng)接收方檢測到錯誤時可以利用這些冗余信息進(jìn)行糾錯，不需要發(fā)送方重傳數(shù)據(jù)。02串行通信接口技術(shù)03串行通信速率串行通信的速率用波特率來表示，即每秒傳送的二進(jìn)制位數(shù)。01串行通信定義串行通信是指數(shù)據(jù)一位一位地順序傳送，每一位數(shù)據(jù)占據(jù)一個固定的時間長度。02串行通信方式根據(jù)數(shù)據(jù)傳送方向，串行通信可分為單工、半雙工和全雙工三種方式。串行通信基本原理

RS-232C接口標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用RS-232C標(biāo)準(zhǔn)概述RS-232C是美國電子工業(yè)協(xié)會制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。RS-232C接口信號RS-232C接口定義了25個信號，包括數(shù)據(jù)信號、控制信號和地線等。RS-232C應(yīng)用實(shí)例RS-232C接口廣泛應(yīng)用于計算機(jī)與外設(shè)之間的通信，如鼠標(biāo)、鍵盤等。123RS-422和RS-485是兩種相似的差分串行通信標(biāo)準(zhǔn)，具有高速、遠(yuǎn)距離傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)。RS-422/485標(biāo)準(zhǔn)概述RS-422/485接口定義了多個信號線，包括發(fā)送線、接收線和控制線等。RS-422/485接口信號RS-422/485接口常用于工業(yè)自動化、儀器儀表等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)傳輸。RS-422/485應(yīng)用實(shí)例RS-422/485接口標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用USB是一種通用串行總線接口，具有即插即用、高速傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)。USB接口概述USB接口類型USB通信協(xié)議USB應(yīng)用實(shí)例USB接口分為Type-A、Type-B、Type-C等多種類型，分別適用于不同的設(shè)備和應(yīng)用場景。USB通信協(xié)議包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和傳輸層等多個層次，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性。USB接口廣泛應(yīng)用于計算機(jī)與外設(shè)、移動設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸和充電等場景。USB接口技術(shù)03并行通信接口技術(shù)并行通信基本概念同時傳輸多個數(shù)據(jù)位，相對于串行通信具有更高的傳輸速率。并行通信傳輸方式包括同步傳輸和異步傳輸，同步傳輸需要發(fā)送方和接收方時鐘同步，異步傳輸則不需要。并行通信接口電路包括驅(qū)動器、接收器、控制邏輯等部分，用于實(shí)現(xiàn)并行數(shù)據(jù)的傳輸和控制。并行通信基本原理Centronics接口標(biāo)準(zhǔn)01定義了并行打印機(jī)的電氣特性和機(jī)械特性，廣泛應(yīng)用于打印機(jī)、繪圖儀等外設(shè)。Centronics接口信號線02包括數(shù)據(jù)線、控制線、狀態(tài)線等，用于實(shí)現(xiàn)主機(jī)和外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳輸和控制。Centronics接口應(yīng)用03除了打印機(jī)、繪圖儀等外設(shè)，還可應(yīng)用于其他需要并行通信的場合。Centronics接口標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用01是并行通信接口的國際標(biāo)準(zhǔn)，定義了多種并行通信模式和電氣特性。IEEE1284標(biāo)準(zhǔn)概述02包括兼容模式、字節(jié)模式、雙向模式、ECP模式和EPP模式，每種模式具有不同的傳輸速率和功能。IEEE1284五種通信模式03廣泛應(yīng)用于計算機(jī)外設(shè)、工業(yè)自動化、儀器儀表等領(lǐng)域。IEEE1284接口應(yīng)用IEEE1284并行接口標(biāo)準(zhǔn)是一種高性能的并行通信接口，支持多個設(shè)備同時連接和高速數(shù)據(jù)傳輸。SCSI接口概述SCSI接口特點(diǎn)SCSI接口應(yīng)用包括高速傳輸、支持多設(shè)備連接、靈活的命令集等，適用于需要高性能數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱龊?。廣泛應(yīng)用于服務(wù)器、工作站、存儲設(shè)備等領(lǐng)域，是計算機(jī)系統(tǒng)中重要的接口之一。030201SCSI接口技術(shù)04網(wǎng)絡(luò)通信接口技術(shù)局域網(wǎng)是一種在小范圍內(nèi)（如一個建筑物內(nèi)或相鄰幾個建筑物之間）實(shí)現(xiàn)計算機(jī)之間、計算機(jī)與外部設(shè)備之間信息交換的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。其主要特點(diǎn)是傳輸速度快、成本低、可靠性高等。局域網(wǎng)主要由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、工作站、傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)接口卡等組成。其中，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器負(fù)責(zé)提供網(wǎng)絡(luò)資源和管理網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；工作站是用戶訪問網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備；傳輸介質(zhì)用于連接網(wǎng)絡(luò)中的各個設(shè)備，如雙絞線、同軸電纜、光纖等；網(wǎng)絡(luò)接口卡則負(fù)責(zé)將工作站連接到網(wǎng)絡(luò)上。局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有星型、環(huán)型、總線型和樹型等。不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有不同的特點(diǎn)和適用場景，例如星型結(jié)構(gòu)易于擴(kuò)展和維護(hù)，但成本較高；總線型結(jié)構(gòu)成本較低，但穩(wěn)定性和可靠性相對較差。局域網(wǎng)定義與特點(diǎn)局域網(wǎng)組成要素局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)局域網(wǎng)技術(shù)概述以太網(wǎng)是一種廣泛應(yīng)用的局域網(wǎng)技術(shù)，經(jīng)歷了多個發(fā)展階段，包括標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)和萬兆以太網(wǎng)等。每個階段都采用了不同的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)，以適應(yīng)不斷提高的網(wǎng)絡(luò)傳輸需求。以太網(wǎng)幀是以太網(wǎng)中傳輸數(shù)據(jù)的基本單位，由前導(dǎo)碼、幀起始定界符、目的地址、源地址、類型/長度字段、數(shù)據(jù)字段和幀校驗(yàn)序列等部分組成。其中，前導(dǎo)碼和幀起始定界符用于實(shí)現(xiàn)幀同步；目的地址和源地址分別表示接收方和發(fā)送方的MAC地址；類型/長度字段用于標(biāo)識上層協(xié)議類型或數(shù)據(jù)字段長度；數(shù)據(jù)字段則包含了要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容；幀校驗(yàn)序列用于實(shí)現(xiàn)幀的差錯檢測。以太網(wǎng)接口卡（EthernetInterfaceCard，EIC）是實(shí)現(xiàn)計算機(jī)與以太網(wǎng)連接的重要設(shè)備之一。它主要負(fù)責(zé)將計算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)幀格式，并通過傳輸介質(zhì)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上；同時，它還能夠接收來自網(wǎng)絡(luò)上的以太網(wǎng)幀，并將其轉(zhuǎn)換為計算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行處理。以太網(wǎng)發(fā)展歷程以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)以太網(wǎng)接口卡以太網(wǎng)接口技術(shù)無線網(wǎng)絡(luò)是一種利用無線電波進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。與有線網(wǎng)絡(luò)相比，無線網(wǎng)絡(luò)具有更高的靈活性和可移動性，但傳輸速度、穩(wěn)定性和安全性等方面可能存在一定的問題。無線網(wǎng)絡(luò)接口卡（WirelessNetworkInterfaceCard，WNIC）是實(shí)現(xiàn)計算機(jī)與無線網(wǎng)絡(luò)連接的重要設(shè)備之一。它主要負(fù)責(zé)將計算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為無線信號，并通過無線傳輸介質(zhì)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上；同時，它還能夠接收來自網(wǎng)絡(luò)上的無線信號，并將其轉(zhuǎn)換為計算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行處理。無線網(wǎng)絡(luò)中常用的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)包括IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn)、藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)、Wi-Fi技術(shù)等。這些協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了無線網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備之間的通信方式和數(shù)據(jù)傳輸格式，保證了不同設(shè)備之間的互操作性和兼容性。無線網(wǎng)絡(luò)概述無線網(wǎng)絡(luò)接口卡無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)無線網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù)010203藍(lán)牙技術(shù)概述藍(lán)牙技術(shù)是一種短距離無線通信技術(shù)，主要用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸和通信。它具有功耗低、體積小、成本低等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于手機(jī)、PDA、耳機(jī)等便攜式設(shè)備中。藍(lán)牙系統(tǒng)組成藍(lán)牙系統(tǒng)主要由藍(lán)牙模塊、天線和軟件組成。其中，藍(lán)牙模塊負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)無線通信功能；天線用于發(fā)送和接收無線信號；軟件則負(fù)責(zé)控制藍(lán)牙模塊的工作和數(shù)據(jù)處理。藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用場景藍(lán)牙技術(shù)在生活中有著廣泛的應(yīng)用場景，例如手機(jī)與耳機(jī)之間的無線連接、手機(jī)與電腦之間的數(shù)據(jù)傳輸、智能家居系統(tǒng)中的設(shè)備控制等。同時，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，藍(lán)牙技術(shù)還將被廣泛應(yīng)用于智能穿戴設(shè)備、智能交通等領(lǐng)域。藍(lán)牙技術(shù)及應(yīng)用05調(diào)制解調(diào)器與傳真機(jī)接口技術(shù)調(diào)制解調(diào)器基本原理調(diào)制解調(diào)器的定義與功能調(diào)制解調(diào)器性能指標(biāo)調(diào)制方式解調(diào)方式調(diào)制解調(diào)器是一種將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號進(jìn)行傳輸，再將接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換回數(shù)字信號的設(shè)備。包括頻移鍵控（FSK）、相移鍵控（PSK）和振幅鍵控（ASK）等。與調(diào)制方式相對應(yīng)，將接收到的模擬信號還原為數(shù)字信號。包括傳輸速率、誤碼率、信噪比等。傳真機(jī)的定義與功能傳真機(jī)是一種利用掃描和光電變換技術(shù)，將文件、圖表、照片等靜止圖像轉(zhuǎn)換成電信號，傳送到接收端，再以記錄形式進(jìn)行復(fù)制的通信設(shè)備。傳真機(jī)的工作過程包括發(fā)送和接收兩個過程，發(fā)送時將原稿經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)分解成許多微小單元（像素），然后將這些微小單元的亮度信息轉(zhuǎn)換成電信號進(jìn)行傳輸；接收時將收到的電信號再轉(zhuǎn)換成光信號，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)成像、復(fù)印出原稿的副本。傳真機(jī)基本原理傳真機(jī)基本原理傳真機(jī)的分類根據(jù)傳輸方式可分為模擬傳真機(jī)和數(shù)字傳真機(jī)。傳真機(jī)性能指標(biāo)包括分辨率、傳輸速度、壓縮技術(shù)等。接口電路的類型包括串行接口和并行接口兩種類型。接口電路的實(shí)現(xiàn)方法采用專用芯片或通用芯片進(jìn)行電路設(shè)計，包括電平轉(zhuǎn)換、信號隔離、數(shù)據(jù)傳輸控制等功能模塊。接口電路的設(shè)計原則遵循標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、可擴(kuò)展性等原則進(jìn)行設(shè)計。接口電路的功能與要求實(shí)現(xiàn)計算機(jī)與調(diào)制解調(diào)器、傳真機(jī)之間的連接和數(shù)據(jù)交換，要求接口電路簡單、可靠、通用性強(qiáng)。調(diào)制解調(diào)器與傳真機(jī)接口電路設(shè)計利用調(diào)制解調(diào)器和傳真機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程文件傳輸、圖像傳輸?shù)葢?yīng)用。遠(yuǎn)程通信應(yīng)用利用調(diào)制解調(diào)器和傳真機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集等工業(yè)控制應(yīng)用。工業(yè)控制應(yīng)用將調(diào)制解調(diào)器和傳真機(jī)接入局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)辦公自動化系統(tǒng)中的文件傳輸、信息共享等功能。辦公自動化應(yīng)用將調(diào)制解調(diào)器和傳真機(jī)嵌入到嵌入式系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)特定功能的遠(yuǎn)程通信和控制應(yīng)用。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用01030204調(diào)制解調(diào)器與傳真機(jī)應(yīng)用實(shí)例06現(xiàn)代串行總線技術(shù)I2C總線技術(shù)I2C總線概述I2C（Inter-IntegratedCircuit）總線是一種由Philips公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。I2C總線特點(diǎn)I2C總線具有簡單的硬件接口、低功耗、高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品中。I2C總線通信原理I2C總線通過SDA（串行數(shù)據(jù)線）和SCL（串行時鐘線）兩根線實(shí)現(xiàn)主從設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信。I2C總線應(yīng)用實(shí)例I2C總線在EEPROM存儲、傳感器讀取、LCD顯示驅(qū)動等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。SPI總線概述SPI（SerialPeripheralInterface）總線是一種同步串行外設(shè)接口，由Motorola公司首先在其MC68HCXX系列處理器上定義。SPI總線通信原理SPI總線通過MOSI（主設(shè)備輸出/從設(shè)備輸入數(shù)據(jù)線）、MISO（主設(shè)備輸入/從設(shè)備輸出數(shù)據(jù)線）、SCK（時鐘信號線）和SS（從設(shè)備選擇線）四根線實(shí)現(xiàn)主從設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信。SPI總線應(yīng)用實(shí)例SPI總線在Flash存儲、ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換、網(wǎng)絡(luò)通信等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。SPI總線特點(diǎn)SPI總線具有高速、全雙工、同步通信等特點(diǎn)，適用于需要高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱龊?。SPI總線技術(shù)Microwire總線概述Microwire總線是一種由NationalSemiconductor公司提出的三線同步串行接口標(biāo)準(zhǔn)，用于連接微處理器和外圍設(shè)備。Microwire總線具有簡單的硬件接口、高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，適用于小型嵌入式系統(tǒng)。Microwire總線通過DATA（數(shù)據(jù)線）、CLK（時鐘線）和SELECT（選擇線）三根線實(shí)現(xiàn)主從設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信。Microwire總線在LED顯示驅(qū)動、鍵盤掃描、傳感器讀取等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。Microwire總線特點(diǎn)Microwire總線通信原理Microwire總線應(yīng)用實(shí)例Microwire總線技術(shù)1-Wire總線概述1-Wire總線是一種由DallasSemiconductor公