计算机网络实验指导
计算机网络实验指导
实验一异步串行通信实验
一、实验目的
了解掌握RS－232接口标准以及DB9的主要引脚功能；
了解掌握串口通信的基本原理；
学习掌握RS－232电缆的制作和测试方法；
学习掌握使用Visual C＋＋进行串口编程的方法及其调试方法。
二、实验环境
为了完成异步串行通信实验，需要带有RS－232接口的计算机、铜缆、DB－9接口等设备和器件，具体需要的设备见下表1－1。其中为了完成RS－232接口的连线，电烙铁和焊锡是必需的。
表1－1 异步串行通信实验所需设备和器件清单
设备和器件名称数量
带有RS－232接口（DB－9针型接头）的计算机2台
3芯以上的铜缆若干米（通常不大于15m）
DB－9孔型接头2个
电烙铁1把
焊锡若干
三、实验概述
1. 异步串行通信
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，通常将待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1－1是串行通信的示意图。
图1-1 串行通信示意图
同步是数据通信中必需解决的一个重要问题。所谓同步就是要求数据的收发双方在时间基准上保持一致。在串行通信中，“异步”是同步收发双发通信的重要方式。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位起始位（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）。
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 ），而将数据通信设备简称为DCE （Data Circuit Equipment ）。DTE 是具有一定数据处理能力及发送和接收数据能力的设备，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使用的连接器包括DB －25、D －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DB9，它提供异步串行通信所需要的9个信号，其引脚的排列和信号名称如图1－2所示。
数据载波检测
数据设备就绪
接收数据 发送数据 TxD 数据终端就绪 信号地 请求发送 允许发送 振铃指示
图1-2 RS－232在使用DB－9作为连接器时的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1－3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。
串行电缆
计算机A 计算机B
图1-3 异步串行通信实验总体结构示意图
四、实验内容与步骤
1. 制作RS－232电缆
RS－232定义的是DTE和DCE之间的接口标准，因此如果一个DTE设备（如个人计算机）和一个DCE设备（如MODEM）相连，连线相对比较简单，通常采用一对一的连接方法（即DTE接口的1引脚连接DCE接口的1引脚，DTE接口的2引脚连接DCE接口的2引脚……）。在该实验中，由于两台计算机的距离较近，因此可以将DCE 设备省略，用电缆直接连接两台计算机之间的RS－232接口。在这种情况下，最简单最常用的连线方法是3线连接法。本次实验使用3线连接法。
3线连接法只使用电缆中的3条线，一条作为信号地线，一条作为发送线，一条作为接收线。在连接这种电缆时需要注意，电缆中的发送线和接收线需要交叉，也就是说，一台计算机的RS－232发送引脚需要和另一台计算机的RS－232接收引脚相连，一台计算机的RS－232接收引脚需要和另一台计算的RS－232发送引脚相连，连接方法见
图1-4所示。
图1-4 两台计算机RS－232接口的3线连接法示意图按照图1－4所示将RS－232电缆焊接完成之后，可利用已有的串行口应用程序（如windows的“超级终端”）对制作的电缆进行测试，以确保电缆引脚连接的正确性，从而为通信程序的调试做好准备。
2. 使用Visual C＋＋进行串口通信编程
利用Visual C＋＋在windows环境下设计异步串行通信程序可以使用不同的方法。一种方法可以使用windows系统提供的串行口API函数；另一种方法可以直接使用Microsoft公司提供的ActiveX控件MSCOMM.OCX。利用MSCOMM.OCX控件进行串行口程序设计相对比较简单，只要对该控件的属性、事件和方法进行设置和操作，就能完成简单的串行通信功能。而直接使用windows系统提供的串行口API函数则相对较为灵活。试验中，可根据自己的情况任意其中一种进行编程。以下针对如何使用windows系统提供的串行口API函数进行编程做简要介绍。
在windows系统，串行口和其它通信设备都是作为文件进行处理的。串行口的打开、关闭、发送和接收所用的函数都与操作文件的函数相同。总体来说，利用Visual C ＋＋进行异步串行通信程序设计通常可以分为4个大阶段，它们是串行口打开阶段、串行口状态值读取和属性设置阶段、串行数据的发送与接收阶段，以及串行口关闭阶段。