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实验一 简单的异步串行通信实验
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
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
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。RS-232 的主要内容就 是定义数据终端设备DTE（data terminal equipment）和数据通信设备DCE（data circuit equipment）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。
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
三、实验过程与实验步骤
1、使用制作的 RS－232电缆将 2台计算机的可用 COM 口连接起来。
2、复制串口调试助手到硬盘上。
3、直接双击 “串口调试助手 3.0”运行软件。检查串口线是否连接到计算机和设备上。确定串口（本机为com1）。在串口调试助手中打开串口：com1。
4、使用字符串收发
5、使用文件传输功能
使用文件传输功能，在 2 台电脑上传输文件，这对于某些特定场合可以用到该功能。首先由接收一端在打开串口后，按下接收文件按钮。
之后会弹出一个对话框，等待对方发送文件。
发送一端在打开串口后，先选择发送文件（如下图）
选择文件后，按下发送按钮，文件开始传输中，这时 2 端都可以看到发送的进度条。发送完毕后，软件会提示！
四、实验结果与分析：串口（com1）
1、正常发送：
（1）A机：波特率相同（9600）、校验位相同（none）、数据位相同（8）、停止位相同（1）
B机：波特率相同（9600）、校验位相同（none）、数据位相同（8）、停止位相同（1）结果：A机发“你好”，B机收“你好”，（图1）； B机发“哈哈”，A机收“哈哈”，（图2）；
图1
图2（2）、A机：波特率相同（19200）、校验位相同（ODD）、数据位相同（8）、停止位相同（2）
B机：波特率相同（19200）、校验位相同（ODD）、数据位相同（8）、停止位相同（2）结果：A机发“我很好”，B机收“我很好”；图3）； B机发“你呢”，A机收“你呢”；图4）；
图3
图42、波特率不同
A机：波特率相同（4800）、校验位相同（ODD）、数据位相同（8）、停止位相同（1）B机：波特率相同（9600）、校验位相同（ODD）、数据位相同（8）、停止位相同（1）结果：A机发“01 02 03”，B机收“胉”；（图5）； B机发“yjw”，A机收“?”；（图6）； 分析： 图6
图5 波特率控制采样时间间隔，波特率不相同，收发双方在 相等时间内接收和发送数据 不一致。
3、数据位不同
A机：波特率相同（9600）、校验位相同（ODD）、数据位相同（6）、停止位相同（1）B机：波特率相同（9600）、校验位相同（ODD）、数据位相同（8）、停止位相同（1）结果：A机发“040506”，B机收“?”，（图7）； B机发“lys”，A机收“，9>”，（图8）； 分析：数据位不相同，收发双方在相等时间内接收和发送数据不一致，所以结果不相同
图7
图84、奇偶校检不同
（1）A机：波特率相同（9600）、校验位相同（EVE）、数据位相同（8）、停止位相同（1）
B机：波特率相同（9600）、校验位相同（ODD）、数据位相同（8）、停止位相同（1）结果：A机发“54 85 96 75”，B机收“54 85 96 75”；（图9）B机发“第五种”，A机收“第五种”；（图10）分析：因为校验位用于检验 接收和发送的数据的正确性的，在最终转换时会去除校验位，所以接收到的有效数据和发送的有效数据相同，发送与接收结果一样。
图9
图10（2）A机：波特率相同（9600）、校验位相同（NONE）、数据位相同（8）、停止位相同（1）
B机：波特率相同（9600）、校验位相同（ODD）、数据位相同（8）、停止位相同（1）结果：A机发“54 85 96 75”，B机收“
”；（图11）
B机发“第六种”，A机收“第六种”；（图12）
分析：由于A机无校验位，B机有校验位，所以B机在收到数据并校检，后会自动去除校检位以致发双方的有校数据不一致，结果不一样。
相反的。当A机为接收方时，虽然A机无检验位，但是因为A机已接收到8位数据故不接收B机发送的校检位。结果一样。
图11
图125、停止位不同
A机：波特率相同（9600）、校验位相同（ODD）、数据位相同（8）、停止位不同（1）B机：波特率相同（9600）、校验位相同（ODD）、数据位相同（8）、停止位不同（2）
图13
结果：A机发“B机收“B机发“
”，A机收“
”，”；（图13）”；（图14）
图14 分析：
5、发送文件
A机：波特率相同（9600）、校验位相同（NONE）、数据位相同（8）、停止位相同（2）B机：波特率相同（9600）、校验位相同（NONE）、数据位相同（8）、停止位相同（2）结果分析：
当有校检位时，不可以接收文件；波特率不同、校验位不同、数据位同或停止位不同时，文件无法接收；即唯有当波特率相同、数据位相同、停止位相同且无校检位时，方可以正确接收文件。
五、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：处于OSI 参考模型的物理层，其作用是作为传输介质，连接通信的网络节点，实现比特流的透明传输，为数据链路层提供数据传输服务。
（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？
答：数据体现在数据链路层，信号体现在物理层。两者区别在：数据链路层：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。物理层：OSI模型的最底层。它提出了网络的物理特性，比如连接的电缆类型。这里是二进制值0和1的世界，也就是数据以信号的电特性（高低电平）来表示。
（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？
答：波特率又称调制速率、传码速率，记为Nbd，是指在数据通信系统中，每秒钟传输信号码元个数，单位是波特。
在串口通信，一般包括起始位，数据位，校验位（可无）和停止位。以起始位为标志，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。一般认为通信双方的波特率相差2.5％以内可保证正常通信。
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