第五章串行通信及其接口-单片机教学网.PDF

第五章 串行通信及其接口 [教学内容] 本章主要介绍串行通信的基本概念、51单片机通信的接口电路设计及软件设计。主要 内容有：串行通信的特点、数据传输方式，51 单片机的串口结构、控制方法，双机通信的硬件 设计、软件设计，多机通信的原理及软件设计，单片机与 PC机通信方法等。 [教学安排] 安排 6 学时的理论教学学时，2 学时的实验课时。以多媒体授课为主。 [知识点及其基本要求] 1 了解串行通信的特点，理解三种数据传输方式的特点：全双工，半双工，单工。了解异 步通信与同步通信的区别； 2 了解 51单片机串口的物理结构，理解该串口的工作方式、控制方法，掌握 SCON 的控制 方法，能够根据波特率设置串口的工作方式、计算 T1 的时间常数，正确进行串口初始化； 3 了解双机通信的基本过程，掌握常用串行通信接口标准，如 RS-232、RS-485，并熟悉相 关的器件如 MC1488、1489 等。要求能进行简单的双机通信程序设计及电路设计。掌握单片机与 PC 机的软件编程方法； 4 了解多机通信的工作原理，能进行多机通信的软件设计； [重点和难点] 重点：1 串行通信的基本概念，波特率的计算； 2 51 单片机的串口操作及初始化； 3 双机通信的硬件及软件设计； 难点：1波特率的计算 2 多机通信中 SM2 位的作用及其与 TB8、RB8 的关系。 7.1 概述 本节知识点： 1 串行通信的分类 按数据传输方式：单工、半双工、全双工。 按传输的数据格式：异步、同步。 2 常用的串行通信接口标准 RS-232 、RS422/485 、USB 、IEE1394 教学要求： 1 要求学生掌握串行通信的两种分类方法，理解每种分类中的通信方式的特点； 2 要求了解常有的几种串行通信接口标准，了解各种标准的物理特性及特点。 1 基本概念 按数据传输方式分类 单工方式——数据只能向一个方向传输，甲只能向乙发送数据信息。 半双工方式——允许数据两个方向传输，但不能同时传输，只能交替进行。因此可利用一 根传送线进行两个相反方向的数据传送。甲发时，乙收；或乙发时，甲收。这种情况下，需要 对数据的传输方向进行协调。 全双工方式——数据可以同时往两个相反的方向传输。需要两条独立的数据通路分别传输 两个相反方向的数据流。 按数据传输格式分类 两个设备之间进行串行数据通信，对于接收方式来说，什么时候开始接收数据，什么时候 数据接收完毕，需要有方法来通知和协调收发双方，也就是同步问题。因而串行通信有两种方 式：异步通信方式和同步通信方式。 异步方式：它用一个起始位表示字符的开始，用停止位表示字符的结束。数据位则在起始 位之后，停止位之前，这样构成一帧。 2 常用串行通信接口标准 RS-232 RS-232 是 PC 机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。RS-232 被定义为一种在低速率 串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232 采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯. 0 ：+5～+15V ， 1：在-5～-15V 传送距离最大为约 15 米 最高速率为 20kb/s RS-422/485 RS-422 、RS-485 与 RS-232 不一样，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使 用一对双绞线，将其中一线定义为 A ，另一线定义为B 。 1: A 、B 电压差在+2～+6V 0 ：A 、B 电压差在-2～－6V 在 RS-485 中还有一“使能”端，而在 RS-422 中这是可用可不用的。 RS-422 的最大传输距离为4000 英尺（约 1219 米），最大传输速率为 10Mb/s。其平衡双绞 线的长度与传输速率成反比，在 100kb/s 速率以下，才可能达到最大传输距离。 一般 100 米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为 1Mb/s。 RS-485 比RS-422 有改进， 总线上可多 32 个设备。 USB 通用串行总线 USB 特点： 速度快，USB2.0 速度达 480