2015蔡正科教学单元十三情景九汇编.pptx

学习情境九 教学单元十三 单片机串行通信设计与实现 2 1.掌握单片机串行通信的编程方法； 2.掌握上位机与下位机串行通信的连接方法； 3.掌握远程数据采集实现的方法。 能力目标 课程教学目标 重点、难点、教法 重点：掌握单片机串行通信的编程方法 难点：了解单片机串行通信的工作原理；教法：“教、学、做”引探教学法、任务驱动法、课堂讨论、动画演示分析讨论： 4 项目和任务 项目：单片机串行通信设计与实现 任务1：画电路原理图 任务2：编程 任务3：仿真调试 任务4： 远程数据采集电路 远程数据采集程序 数据发送端程序 数据接收端程序 计算机通信是将计算机技术和通信技术的相结合，完成计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信息交换 。可以分为两大类：并行通信与串行通信。 并行通信通常是将数据字节的各位用多条数据线同时进行传送 并行通信控制简单、传输速度快；由于传输线较多，长距离传送时成本高且接收方的各位同时接收存在困难。 串行通信是将数据字节分成一位一位的形式在一条传输线上逐个地传送。 串行通信的特点：传输线少，长距离传送时成本低，且可以利用电话网等现成的设备，但数据的传送控制比并行通信复杂。 串行通信的基本概念 异步通信与同步通信 1、异步通信 异步通信是指通信的发送与接收设备使用各自的时钟控制数据的发送和接收过程。为使双方的收发协调，要求发送和接收设备的时钟尽可能一致。 异步通信是以字符（构成的帧）为单位进行传输，字符与字符之间的间隙（时间间隔）是任意的，但每个字符中的各位是以固定的时间传送的，即字符之间不一定有“位间隔”的整数倍的关系，但同一字符内的各位之间的距离均为“位间隔”的整数倍。 异步通信的数据格式 ： 异步通信的特点：不要求收发双方时钟的严格一致，实现容易，设备开销较小，但每个字符要附加2～3位用于起止位，各帧之间还有间隔，因此传输效率不高。 串行通信的错误校验 1、奇偶校验 在发送数据时，数据位尾随的1位为奇偶校验位（1或0）。奇校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为奇数；偶校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为偶数。接收字符时，对“1”的个数进行校验，若发现不一致，则说明传输数据过程中出现了差错。 代码和校验 代码和校验是发送方将所发数据块求和（或各字节异或），产生一个字节的校验字符（校验和）附加到数据块末尾。接收方接收数据同时对数据块（除校验字节外）求和（或各字节异或），将所得的结果与发送方的“校验和”进行比较，相符则无差错，否则即认为传送过程中出现了差错。 循环冗余校验 这种校验是通过某种数学运算实现有效信息与校验位之间的循环校验，常用于对磁盘信息的传输、存储区的完整性校验等。这种校验方法纠错能力强，广泛应用于同步通信中。 串行通信方式 单工通信 半双工通信 全双工通信 同步通信 异步通信 异步通信和同步通信 异步通信 数据格式一般由1个起始位、7或8个数据位、1～2个停止位和一个校验位组成 通信双方采用独立时钟，起始位触发双方同步时钟 同步通信 数据格式有多个数据组成，每帧有一个或两个同步字符作为起始位 必须用一个时钟协调收发器，硬件较复杂 串行通信模式 单工方式 单向传输 半双工方式 双向传输，同一时间只有一个方向传输 全双工方式 同时双向传输 串行通信方式的特点 通过单片机自带的串行口进行通信 每个时间单位传送一位信息 每个字符（字节）的各位依次传送 不管发送或接收数据是多少，最多需要2根线，一根用于发送，一根用于接收 优点：传输线少，距离远，成本低 串行通信波特率 波特率的定义为每秒钟传送二进制数码的位数(亦称比特数)，单位是bit/s，即位/秒。 相互通信双方必须具有相同的波特率 例如:数据传输速率是240字符/s，每个字符包含10位数，则波特率为2400波特。 每位的传输时间定义为波特率的倒数。例如：波特率为1200 bit/s的通信系统，其每位的传输时间应为： 单片机串行接口结构框图 SBUF SBUF是串行口缓冲寄存器，包括发送和接收寄存器（名字相同，但不会冲突） SBUF是两个在物理上独立的接收、发送寄存器，一个用于存放接收到的数据，另一个用于存放欲发送的数据，可同时发送和接收数据。 两个SBUF共用一个地址99H，通过对SBUF的读、写指令来区别是对接收缓冲器还是发送缓冲器进行操作。 CPU在写SBUF时，就是修改发送缓冲器；读SBUF，就是读接收缓冲器的内容。 接收或发送数据，是通过串行口对外的两条独立收发信号线RXD（P3.0）、TXD(P3.1)来实现的，因此可以同时发送、接收数据，其工作方式为全双工制式。 TTL与RS232 232电平或者说串口电平，有的甚至说计算机电平，所有的这些说法，指得都是计算机9针串口