《单片机原理及应用》_89C51串行口及串行通信技术.ppt

89C51串行口及串行通信技术 教学目标 串行通信基本知识 串行口及应用 89C51与89C51点对点异步通信 89C51与PC机间通信软件的设计 7.1 串行通信基本知识 在实际工作中，计算机的CPU与外部设备之间常常要进行信息交换，一台计算机与其他计算机之间也往往要交换信息，所有这些信息交换均可称为通信。 通信方式有两种，即并行通信和串行通信。 通常根据信息传送的距离决定采用哪种通信方式。 例如，PC机与外部设备（如打印机等）通信时，如果距离小于30 m，可采用并行通信方式；当距离大于30 m时，则要采用串行通信方式。89C51单片机具有并行和串行二种基本通信方式。 并行通信 并行通信是指数据的各位同时进行传送（发送或接收）的通信方式。 优点：传送速度快； 缺点：数据有多少位，就需要多少根传送线。 例如，右图89C51单片机与外部设备之间的数据传送就属于并行通信。 串行通信 串行通信指数据是一位(bit)一位按顺序传送的通信方式。 优点：只需一对传输线（利用电话线就可作为传输线），大大降低了传送成本，特别适用于远距离通信； 缺点：传送速度较低。假设并行传送N位数据所需时间为T，那么串行传送的时间至少为NT，实际上总是大于NT。 串行通信的传输方式 串行通信的传输方式通常有三种： 单向（或单工）方式，只允许数据向一个方向传送； 半双向（或半双工）方式，允许数据向两个方向中的任一方向传送，但每次只能有一个站点发送； 全双向（或全双工）方式，允许同时双向传送数据，因此，全双工配置是一对单向配置，它要求两端的通信设备都具有完整和独立的发送和接受能力。 串行通信中的数据传送方式 异步通信和同步通信 串行通信有两种基本通信方式，即异步通信和同步通信。 异步通信 在异步通信中，数据是一帧一帧（包括一个字符代码或一字节数据）传送的。 在帧格式中，一个字符由四个部分组成：起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。首先是一个起始位（0），然后是5~8位数据（规定：低位在前，高位在后），接下来是奇偶校验位（可省略），最后是停止位（1）。 异步串行通信协议 起始位（0）信号只占一位，用来通知接收设备一个待接收的字符开始到达。线路上在不传送字符时应保持为1。接收端不断检测线路的状态，若连续为1以后又测到一个0，就知道发来一个新字符，应马上准备接收。字符的起始位还被用作同步接收端的时钟，以保证以后的接收能正确进行。 起始位后面紧接着是数据位，它可以是5位（D0-D4）、6位、7位或8位（D0-D7）。若所传字符为ASCII码，则常取7位。 奇偶校验（D8）只占一位，但在字符中也可以规定不用奇偶校验位，则这一位可省去。也可用这一位（1/0）来确定这一帧中的字符所代表信息的性质（地址/数据等）。 停止位用来表征字符的结束，它一定是高电位（逻辑1）。停止位可以是1位、1.5位或2位。接收端收到停止位后，知道上一字符已传送完毕，同时，也为接收下一个字符做好准备。只要再接收到0，就是新的字符的起始位。若停止位以后不是紧接着传送下一个字符，则使线路电平保持为高电平（逻辑1）。 同步通信 同步通信中，在数据开始传送前用同步字符来指示（常约定1个--2个），并由时钟来实现发送端和接收端同步，即检测到规定的同步字符后，下面就连续按顺序传送数据，直到通信告一段落。 同步传送时，字符与字符之间没有间隙，也不用起始位和停止位，仅在数据块开始时用同步字符SYNC来指示。 同步通信 同步字符的插入可以是单同步字符方式或双同步字符方式，然后是连续的数据块。同步字符可以由用户约定，也可采用ASCII码中规定的SYNC代码，即16H。按同步方式通信时，先发送同步字符，接收方检测到同步字符后，即准备接收数据。 在同步传送时，要求用时钟来实现发送端与接收端之间的同步。为了保证接收正确无误，发送方除了传送数据外，还要同时传送时钟信号。 同步传送可以提高传输速率（达56kb/s或更高），但硬件比较复杂。 波特率（Baud rate） 波特率，即数据传送速率，表示每秒钟传送二进制代码的位数，它的单位是b/s (bits per second)。 假设数据传送速率是120字符/s，而每个字符包含的代码位有：1个起始位、8个数据位、1个停止位。这时，传送的波特率为： 10b/字符×120字符/s＝1200b/s 每一位代码的传送时间Td为波特率的倒数。 Td＝1/1200＝0.833ms 异步通信的传送速率在50b/s~19200b/s之间，常用于计算机到终端机和打印机之间的通信、直通电报以及无线电通信的数据发送等。 串行通信的过程 1、串←→并转换与设备同步 两个通信设备在串行线路上成功地实现通信必须解决两个问题： 1）串←→并转换，即如何把要发送的并行数据串行化，把