双机通信应用系统.ppt-PC机与单片机通信技术.ppt

项目一 双机通信应用系统 授课教师：刘旭东 【项目功能】 1、通过编写程序，当检测到BC7281键盘有键按下时，将键值显示在本单片机系统对应的数码管上，同时对方单片机系统对应的数码管显示和本机同样的按键值。 2、通过完成项目，掌握串口通信的基本原理，并能合理运用于实际项目中。 【项目知识点与技能点】 1.通信基础知识。 2.异步串行通讯协议。 3.ATmega16单片机的串行接口及相关寄存器的配置。 【项目知识准备】 1、通信知识概述 在通信领域，有两种数据通信方式：并行通信、串行通信。 2、串行通讯制式 根据信息的传送方向，串行通讯可以进一步分为：单工、半双工和全双工三种。 1）单工(Simplex)方式： 2）半双式方式（half duplex）： 3）全双工方式（full duplex）： 3、串行数据传输的分类 按照串行数据的时钟控制方式，串行通信又可分为同步通信和异步通信两种。 同步通信---Synchronous Communication：发送器和接收器由同一个时钟源控制。 异步通信---Asynchronous Communication 异步通信中，在异步通行中有两个比较重要的指标：字符帧格式和波特率。 1) 字符帧（Character Frame） 字符帧也叫数据帧，由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位等4部分组成，如图1.6所示。 2）波特率（baud rate） 异步通信的另一个重要指标为波特率。 波特率为每秒钟传送二进制数码的位数，也叫比特数，单位b/s，即位/秒。波特率用于表征数据传输的速度， 波特率越高数据传输速度越快。但波特率和字符的实际传输速率不同，字符的实际传输速率是每秒内所传字符帧的帧数，和字符帧格式有关。 通常，异步通信的波特率为50～9600b/s。 ATmega16单片机的串行口结构主要三个部分：时钟发生器，发送器和接收器。控制寄存器由三个单元共享。时钟发生器包含同步逻辑，通过它将波特率发生器及为从机同步操作所使用的外部输入时钟同步起来。XCK ( 发送器时钟) 引脚只用于同步传输模式。发送器包括一个写缓冲器，串行移位寄存器，奇偶发生器以及处理不同的帧格式所需的控制逻辑。写缓冲器可以保持连续发送数据而不会在数据帧之间引入延迟。由于接收器具有时钟和数据恢复单元，所以它是USART 模块中最复杂的。恢复单元用于异步数据的接收。除了恢复单元，接收器还包括奇偶校验，控制逻辑，移位寄存器和一个两级接收缓冲器UDR。接收器支持与发送器相同的帧格式，而且可以检测帧错误，数据过速和奇偶校验错误 与ATmega16单片机串行口通信有关的特殊功能寄存器有数据缓冲器UDR，控制和状态寄存器UCSRA、UCSRB、UCSRC，波特率寄存器UBRRL、UBRRH。下面对它们分别作简单的介绍。 1）数据缓冲器UDR UDR数据缓冲器的格式图如图1.7所示： ATmega16单片机USART 发送数据缓冲寄存器和USART 接收数据缓冲寄存器共享相同的I/O 地址，称为USART 数据寄存器或UDR。将数据写入UDR 时实际操作的是发送数据缓冲器存器(TXB)，读UDR 时实际返回的是接收数据缓冲寄存器(RXB) 的内容。 只有当UCSRA寄存器的UDRE标志置位后才可以对发送缓冲器进行写操作。如果UDRE没有置位，那么写入UDR 的数据会被USART 发送器忽略。当数据写入发送缓冲器后，若移位寄存器为空，发送器将把数据加载到发送移位寄存器。然后数据串行地从TxD 引脚输出。 2）控制状态寄存器UCSRA、UCSRB、UCSRC（1）控制状态寄存器UCSRA格式图如图1.8所示： RXC: USART 接收结束 接收缓冲器中有未读出的数据时RXC 置位，否则清零。接收器禁止时，接收缓冲器被刷新，导致RXC 清零。RXC 标志可用来产生接收结束中断( 见对RXCIE 位的描述)。 TXC: USART 发送结束 发送移位缓冲器中的数据被送出，且当发送缓冲器 (UDR) 为空时TXC 置位。执行发送结束中断时TXC 标志自动清零，也可以通过写1 进行清除操作。TXC 标志可用来产生发送结束中断( 见对TXCIE 位的描述)。 UDRE: USART 数据寄存器空 TXC: USART 发送结束 发送移位缓冲器中的数据被送出，且当发送缓冲器 (UDR) 为空时TXC 置位。执行发送结束中断时TXC 标志自动清零，也可以通过写1 进行清除操作。TXC 标志可用来产生发送结束中断( 见对TXCIE 位的描述)。