单片机之间通信.doc

2013年7月30日 修订 单片机之间的通信，在老师的强烈要求下，我们决定整理我们所学过的东西，在这里所展现的并不一定很全面，只能是简单的入门级别，对于通信，一直以来都是方便，但实现起来困难。硬件要求高，软件相对复杂点。这里，我们通过介绍资料、介绍硬件、介绍接线、软件应用举例、注意事项等来收集和整理了单片机与单片机、pc机与单片机通信的简单应用，仅供单片机实验室设备使用。 资料（摘自校内教材） 在通信领域内，有两种数据通信方式：并行通信和串行通信。 1.2 单工方式 2）半双式方式（half duplex）：若使用同一根传输线既作接收又作发送，虽然数据可以在两个方向上传送，但通信双方不能同时收发数据，这样的传送方式就是半双工制。 图1.3 半双工方式 3）全双工方式（full duplex）：当数据的发送和接收分流，分别由两根不同的传输线传送时，通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作，这样的传送方式就是全双工制。 图1.4 全双工方式 3、串行数据传输的分类 而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。 异步通信：接收器和发送器有各自的时钟； 同步通信：发送器和接收器由同一个时钟源控制。 同步通信Synchronous Communication 同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传送一帧信息。同步通信的缺点是要求发送时钟和接收时钟保持严格的同步。 1.5 同步通信的字符帧格式 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。数据通常以字符或者字节为单位组成字符帧传送。字符帧由发送端逐帧发送，通过传输线被接收设备逐帧接收。发送端和接收端可以由各自的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟源彼此独立，互不同步。 (a)无空闲位字符帧 (b) 有空闲位字符帧 图1.6 异步通信的字符帧格式 (1) 起始位：位于字符帧开头，只占一位，为逻辑0，低电平，用于向接收设备表示发送端开始发送一帧信息。 (2) 数据位：紧跟起始位之后，用户根据情况可取5位、6位、7位或8位，低位在前，高位在后。 (3) 奇偶校验位：位于数据位之后，仅占一位，用来表征串行通信中采用奇校验还是偶校验，由用户决定。 (4) 停止位：位于字符帧最后，为逻辑1，高电平。通常可取1位、1.5位、或2位，用于向接收端表示一帧字符信息已经发送完，也为下一帧发送做准备。 在串行通信中，两相邻字符帧之间可以没有空闲位，也可以有若干空闲位，这由用户来决定。图1.6（b）表示有3个空闲位的字符帧格式。 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。 4、ATmega16单片机的串行口及相关寄存器 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。 1）数据缓冲器UDR UDR数据缓冲器的格式图如图1.7所示： 图1.7 UDR数据缓冲器的格式图 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寄存器(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： 图1.8 控制状态寄存器UCSRA格式图 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