第5章80C51单片机的串行接口技术.ppt祥解.ppt

学习目的 （1）了解通信的概念，熟悉串行通信和并行通信原理； （2）理解串行通信的3中制式； （3）掌握串行通信的标准； （4）掌握80C51串行口的通信原理和通信方法； （5）熟悉新型串行通信总线标准。 学习重点和难点 （1）串行通信的原理和数据帧格式； （2）RS-232C的接口标准及电气标准； （3）80C51串行口的通信方式设置及波特率设置方法； （4）80C51单片机间的通信和单片机与PC机的通信程序设计方法； （5）I2C总线和SPI总线的应用编程。 计算机与计算机之间，计算机与外设之间的数据交换称为通信。计算机与外部设备的通信有两种基本方式：并行通信和串行通信。信息的各位数据被同时传送的通信方法称为并行通信。并行通信依靠并行I/O接口实现。在并行通信中，数据有多少位就需要多少条信号传输线，这种通信方式的速度快，但由于传输线数较多，成本高，仅适合近距离通信，通常传送距离小于30米，常用并行通信协议有SPP、EPP、ECP等。当距离大于30米时，则多采用串行通信方式，串行通信是指信息的各位数据被逐位顺序传输的通信方式，这种通信方式较之并行通信而言，具有如下优点： (1)传输距离长，可达到数千公里； (2)长距离内串行数据传送速率会比并行数据传送速率快，串行 通信的通信时钟频率较并行通信更容易提高； (3)抗干扰能力强，串行通信信号间的相互干扰完全可以忽略； (4)通信成本低； (5)传输线既传数据，又传联络信息。 5.1.1 串行通信的分类 通常情况下，在串行通信中根据信息传送的格式分为：异步串 行通信和同步串行通信。同步串行通信是按软件识别同步字符来实 现数据的传送；异步串行通信是一种利用字符的再同步技术的通信 方式。在80C51单片机中主要使用异步串行通信方式。 同步通信方式是以数据块的方式传送的，数据传输率高，适合高 速率、大容量的数据通信。同步通信在数据开始处用1～2个同步字 符来指示。同步通信中，由同一频率的时钟脉冲来实现发送和接收 的同步。在发送时要插入同步字符，接收端在检测到同步字符后， 就开始接收任意位的串行数据，如图5-1所示。可见，同步通信具有 较高的传输速率，通常在几十至几百千波特，但对硬件要求较高。 异步通信中，是以字符为单位传送的，数据传送可靠性高，适合 低速通信的场合。异步通信用起始位“0”表示字符的开始，然后从低 位到高位逐位传送数据，最后用停止位“1”表示字符的结束。一个字 符又称为一帧信息。 在异步通信中，对字符的编码形式规定位：每个串行字符由4个 部分组成：1个起始位、5～8个数据位、1个奇偶校验位以及1～2个 停止位。在帧格式中，一个字符由起始位“0”开始，到停止位结束， 两相邻字符帧之间可以无空闲位，也可以有若干空闲位，这由用户 根据需要决定。如图5-2所示。 在异步通信中，发送方和接收方必须保持相同的波特率 (Baud Rate)才能实现正确的数据传送。波特率是串行通信 的重要指标，用于表征数据传输的速度，波特率是指单位 时间内传送的信息量，即每秒钟传送的二进制位数(亦称比 特数)，单位是bit/s，即位/秒。波特率越高，数据传输速度 越快，但和字符的实际传输速率不同。字符的传输速率是 指每秒内所传送字符帧数，和字符帧格式有关。 5.1.3 串行通信接口标准 从本质说，通信是CPU于外部设备间交换信息的一种方式。所有的串行通信接口电路都是以并行数据形式与CPU连接、而以串行数据形式与外部设备进行数据传送。它们的基本功能都是从外部设备接收串行数据，转换为并行数据后传送给CPU；或从CPU接收并行数据，转换成串行数据后输出给外部设备。能够实现异步通信的硬件电路称为UART(Universal Asynchronous Receive/Transmitter)，即通用异步接收器/发送器；能够实现同步通信的硬件电路称为USRT(Universal Synchronous Receive/Transmitter)。 所谓接口标准，就是明确的定义若干条信号线，使接口电路标准化、通用化。采用标准接口，可以方便地把计算机、外部设备和测量仪器等有机的联系起来，并实现其间的通信。在单片机控制系统中，常用的串行通信接口标准有：RS-232C、RS-449、RS-422A、RS-423A、RS-485、20mA电流环、USB、IIC及SPI等总线接口标准。 尽管RS-232C使用20条信号线，大多数情况下，微型计算机、计算机终端和一些外部设备都配有RS-