MCS 51单片机原理及应用 教学课件 作者 王国永 6.ppt

第6章 单片机的串行通信 随着微机特别是单片机的发展，其应用已从单机逐步转向多机或联网，而多机应用的关键又在于微机之间的相互通讯，互传数据信息。本章主要介绍MCS-51单片机串行口的结构、串行通信的工作方式，重点讨论单片机串行通信，双机、多机通信和计算机与单片机的通信技术。 6.1.1 串行通信的基本方式 在微机系统中，CPU与外部设备的通讯有两种基本方式：并行通讯和串行通讯。 并行通信是指被传送数据信息的各位同时出现在数据传送端口上，信息的各位同时进行传送； 串行通信是把被传送的数据按组成数据各位的相对位置一位一位顺序传送，而接收时再把顺序传送的数据位按原数据形式恢复。 串行通讯中，要把数据从一个地方传送到另一个地方，必须使用通讯线路。 按照通讯方式，可将数据传输线路分为三种： 单工方式、半双工方式和全双工方式。 单工方式为：只允许数据向一个方向传送； 半双工方式：允许数据向两个方向中的任一方向传送，但每次只能有一端发送； 全双工方式：允许同时双向传送数据，它要求两端的通信设备都具有完整和独立的发送和接收能力。 在实际应用中尽管串行通讯接口电路具有全双工通讯能力，但大部分只工作于半双工方式，即两端通常不同时收发。 在串行通信方式中，按串行数据的同步方式，可以分为同步串行通信和异步串行通信两类。 1．异步通信（Asynchronous Communication） 异步串行通讯规定了字符数据的传送格式，即每个数据以相同的帧格式传送。每一帧信息由以下几部分构成：起始位、有效数据位、奇偶校验位和停止位。异步通信的起始位为字符帧开头，只占一位，始终为逻辑0低电平，用来向接收设备表示发送端开始发送一帧信息；有效数据位在起始位之后，可取5位、6位、7位或8位，低位在前，高位在后。若传送数据为ASCII字符，通常取7位；奇偶校验位为一位，用于有限差错检测，通讯双方在通讯时须约定一致的奇偶校验方式；停止位为一位高电平，是一个字符数据的结束标志。 在串行通信中，发送端一帧一帧的发送信息，接收端一帧一帧接收信息。 2．同步通信（synchronous Communication） 在异步通信中由于有起始位和停止位，占用了时间。为提高通信速度，常去掉这些标志，而采用同步传送。同步通信指发送端与接收端在同步时钟频率一致的情况下，以同步字符在每个数据块开始时使收/发双方同步，以同步字符开始，每位占用的时间相等，字符间不允许有间隙，当线路空闲或没有字符可发时，发送同步字符。 3．同步通信与异步通信的区别 异步通信的优点是不需要传送同步脉冲，字符帧长度也不受限制，故所需设备简单；缺点是字符中因包含有起始位和停止位而降低了有效数据的传输速率。 在同步通信中，同步字符可以采用统一标准格式，也可由用户约定。同步通信的数据传输速率较高。其缺点是要求发送时钟和接收时钟保持严格同步，除要求发送时钟和发送波特率保持一致外，还要求把它同时传送到接收端去。 同步通信一次传送的数据量大，但对通信设备要求较严格。在信息量很大，传输速度要求较高的场合，常采用同步通讯；异步通信传送数据较慢，但在通信过程中发送与接收设备较容易协同一致，在实际应用中应用较广。常用于传输信息量不太大，传输速度比较低的场合。 6.1.2串行通信的波特率（baud rate） 波特率即数据传送速率的定义为：串行口每秒钟传送（或接收）二进制数码的位数。 其单位为位/秒。bps(bit percent second)。即：1波特=1位/秒（1bps）。假设发送一位数据所需要的时间为Td，则波特率为1/Td。例如：波特率为2400bps的通信系统，其每位的传输时间应为：Td =1/2400=0.417ms。波特率是衡量串行异步通信传送数据速度的一个指标。波特率越高，数据传输速度越快，但和字符帧格式有关。 通常，异步串行通信的波特率在50~9600bps之间。波特率不同于发送时钟和接收时钟，常是时钟频率的1/16或1/64。在进行异步串行通信时除约定好传送数据的格式外，还应约定好发送和接收的波特率。例如波特率为9600波特的串行异步传送，若数据的格式为一位起始位、一位停止位、一位奇偶校验位和7位有效数据位，则每秒钟传送的字符数为：9600（位/s）/10位=960个字符/s。 6.2 串行通信的结构及工作方式 MCS-51系列单片机内部含有一个可编程全双工串行通信接口，该串行口有四种工作方式。波特率可由软件自行设置，由片内的定时器/计数器产生，接收、发送均可工作在查询方式或中断方式。 6.2.1串行通信的结构 MCS-51单片机的串行口能同时发送和接收数据。发送缓冲器只能写入不能读出；接收缓冲器只能读出不能写入。串行口还有接收缓冲作用，即从接收寄存器中读出前一个已收到的字节之前就能开始接收第