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第八章 80C51单片机串行通信 本书前几章涉及的数据传送都是采用并行方式。 80C51处理8位数据，若以并行传送方式一次传送一个字节的数据，至少需要8条数据线。 计算机之间、计算机与其终端之间的距离有时非常远，此时，电缆线过多是不经济的 8.1 串行通信基本知识 8.1.1 数据通信 8.1.2 串行通信的传输方式 8.1.3 异步通信和同步通信 8.1.4 串行通信的过程及通信协议 8.1.1 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。 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。 8.1.1数据通信 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。 其优点是传送速度快；缺点是数据有多少位，就需要多少根传送线。 图8-1（a）所示为80C51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。 8.1.1 数据通信 串行通信指数据是一位一位按顺序传送的通信方式。 它的突出优点是只需一对传输线（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； 其缺点是传送速度较低。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。 图8-1（b）所示为串行通信方式的连接方法。 8.1.2 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8-2所示为串行通信中的数据传送方式。 图8-2 串行通信中的数据传送方式 8.1.3 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 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图8-3所示 2. 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，其数据格式如图8-4所示。 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。 波特率对于CPU与外界的通信是很重要的。 假设数据传送速率是120字符/s，而每个字符格式包含1个代码位（1个起始位、1个终止位、8个数据位）。这时，传送的波特率为： 10b／字符×120字符／s＝1200b／s 3. 波特率（Baud rate） 每一位代码的传送时间Td为波特率的倒数。 Td＝1b／(1200bs-1)＝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。 8.1.4 串行通信的过程及通信协议 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： 一是串←→并转换，即如何把要发送的并行数据串行化，把接收的串行数据并行化； 二是设备同步，即同步发送设备与接收设备的工作节拍，以确保发送数据在接收端被正确读出。 1.串←→并转换与设备同步 （1）串←→并转换 串行通信是将计算机内部的并行数据转换成串行数据，将其通过一根通信线传送；并将接收的串行数据再转换成并行数据送到计算机中。 （2）设备同步 进行串行通信的两台设备必须同步工作才能有效地检测通信线路上的信号变化，从而采样传送数据脉冲。 设备同步对通信双方有两个共同要求： 一是通信双方必须采用统一的编码方法； 二是通信双方必须能产生相同的传送速率。 （2）设备同步 采用统一的编码方法确定了一个字符二进制表示值的位发送顺序和位串长度，当然还包括统一的逻辑电平规定，即电平信号高低与逻辑1和逻辑0的固定对应关系。 通信双方只有产生相同的传送速率，才能确保设备同步，这就要求发送设备和接收设备采用相同频率的时钟。发送设备在统一的时钟脉冲上发出数据，接收设备才能正确检测出与时钟脉冲同步的数据信息。 2. 串行通信协议 通信协议是对数据传送方式的规定，包括数据格式定义和数据位定义等。 通信双方必须遵守统一的通信协议。串行通信协议包括