单片机原理和接口技术第7章 89C51串行口和串行通信技术.ppt

第七章 89C51串行口及串行通信技术 7.1 串行通信基本知识 7.2 串行口及应用 7.1 串行通信基本知识 7.1.1 数据通信 7.1.2 串行通信的传输方式 7.1.3 异步通信和同步通信 7.1.4 串行通信的过程及通信协议 7.1.1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。 7.1.1数据通信 7.1.1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。 通常根据信息传送的距离决定采用哪种通信方式。 例如，在IBM-PC机与外部设备（如打印机等）通信时，如果距离小于30m，可采用并行通信方式；当距离大于30m时，则要采用串行通信方式。89C51单片机具有并行和串行二种基本通信方式。 7.1.2串行通信的传输方式 串行通信的传送方式通常有三种： 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7-2所示为串行通信中的数据传送方式。 图7-2 串行通信中的数据传送方式 7.1.3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7-3所示 1、异步通信 在帧格式中，一个字符由四个部分组成：起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。首先是一个起始为（0），然后是5位--8位数据（规定低位在前，高位在后），接下来是奇偶校验位（可省略），最后是停止位（1）。 1、异步通信 起始位（0）信号只占用一位，用来通知接收设备一个待接收的字符开始到达。线路上在不传送字符时应保持为1。接收端不断检测线路的状态，若连续为1以后又测到一个0，就知道发来一个新字符， 应马上准备接收。字符的起始位还被用作同步接收端的时钟，以保证以后的接收能正确进行。 起始位后面紧接着是数据位，它可以是5位（D0--D4）、6位、7位或8位（D0--D7）。 奇偶校验（D8）只占一位，但在字符中也可以规定不用奇偶校验位，则这一位就可省去。也可用这一位（1/0）来确定这一帧中的字符所代表信息的性质（地址/数据等）。 停止位用来表征字符的结束，它一定是高电位（逻辑1）。停止位可以是1位、1.5位或2位。接收端收到停止位后，知道上一字符已传送完毕，同时，也为接收下一个字符做好准备--只要再接收到0，就是新的字符的起始位。若停止位以后不是紧接着传送下一个字符，则使线路电平保持为高电平（逻辑1）。 1、异步通信 图7-3（a）表示一个字符紧接一个字符传送的情况，上一个字符的停止位和下一个字符的起始位是紧邻的； 图7-3（b）则是两个字符间有空闲位的情况，空闲位为1，线路处于等待状态。存在空闲位正是异步通信的特征之一。 例如，规定用ASCII编码，字符为七位，加一个奇偶校验位、一个起始位、一个停止位，则一帧共十位。 2、同步通信 2、同步通信 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。 在同步传送时，要求用时钟来实现发送端与接收端之间的同步。为了保证接收正确无误，发送方除了传送数据外，还要同时传送时钟信号。 同步传送可以提高传输速率（达56kb/s或更高），但硬件比较复杂。 3. 波特率 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／1200b/s＝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。 7.1.4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