第5章中断系统和IO接口电路2new祥解.ppt

5.3 串行I/O接口及通信 5.3.1 串行通信基本知识 5.3.2 串行口结构及控制 5.3.3 串行口工作方式 5.3.4 串行口应用举例 5.3.1 串行通信基本知识 一、 数据通信 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。基本的通信方法有并行通信和串行通信两种。 通常根据信息传送的距离决定采用哪种通信方式。 1．并行通信 单位信息（通常指一个字节）的各位数据同时传送。 2．串行通信 单位信息的各位数据被分时一位一位依次顺序传送。 8951单片机具有并行和串行二种基本通信方式。 并行通信 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，8051单片机与打印机之间的数据传送就属于并行通信。 右图所示为8051与外设间8位数据并行通信的连接方法。并行通信在位数多、传送距离又远时就不太合适了。 串行通信 优点：只需一对传输线（利用电话线就可作为传输线），这样就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位数据所需时间位T，那么串行传送的时间至少为NT,实际上总是大于NT的。 右图所示为串行通信方式的连接方法。 二、串行通信的传输方式 串行通信的传送方向通常有三种： 单向（或单工）配置，只允许数据向一个方向传送； 半双向（或半双工）配置，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（全双工）配置，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。 图 串行通信中的数据传送方式 三、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。 1、异步通信——发送时钟与接收时钟不一定相等 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，每一帧的数据格式如下图所示 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 停止位。 首先是一个起始位（0），然后是5位--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）。 起始位（0）信号只占用一位，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。 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）。 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，则这一位就可省去。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）。 2、同步通信——发送设备时钟与接收设备时钟严格一致 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，其数据格式如下图所示。 同步字符可以由用户约定，当然也可以采用ASCII码中规定的SYNC代码，即16H（001 0110）。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。 3、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或bps。 假设数据传送速率是每秒钟10个字符,而每个字符格式的一帧为11位,这时,传送的波特率为： 11b／字符×10字符／s＝110b／s 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。 3、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。 假设数据传送速率是120字符/s，而每个