PIC与计算机接口设计.ppt

PIC与计算机接口设计 本章主要对PIC单片机系统的有关数据传输和数据通信的基本方法及相关的器件芯片做较为详细的介绍，围绕PIC单片机在实际应用中与计算机通信时的接口设计。根据通信的不同方式介绍PIC单片机与计算机的各种通信方式和数据传输方式。 本章内容主要包括：PIC与计算机的串行通信、PIC的USART使用及PIC的USB接口设计等。 PIC单片机（或者计算机）与外界进行的信息交换经常被人们称为数据通信，通信的基本方式分为并行通信和串行通信两种。 并行通信是指一次就可以同时传送一个数据字的传输方式（其中包括8位、16位，甚至更长位的数据）。其优点是传输速度快；缺点是需要同时连接的线数多，尤其在通信距离较长时，传输线的成本会急剧增加。对于单片机而言，还需要占用多个宝贵的引脚资源。40引脚的PIC16F87X内有一个并行通信模块PSP，它就是利用RD和RE端口的11个引脚（8根数据线＋3根控制线），来实现与其他处理器（如计算机）之间的并行通信。 串行通信是指把一个数据字逐位顺序分时进行的传输方式。其缺点是指传送速度较低，假设并行传送n位数据所需要的时间是T，那么串行传送同样数据的时间至少nT，实际工程上往往总是大于nT，原因 8.1 标准串行接口RS-232C接续 串行通信是指单片机或者计算机和外设之间使用一根数据信号线，数据在一个数据信号线上一位一位地进行传输，每一位数据都占据一个固定地时间长度，串行通信的特点是使用的数据线少，其传输的速度比较慢。串行通信的优点也正体现在远程通信和上下位机通信中，随着新的串行数据协议的诞生，速度和距离都有了较大提高。 一个完整的串行通信系统如图8.1所示，该通信系统包括数据终端设备（DTE）和数据通信设备（DCE）。 1．数据通信设备DTE：DTE是产生二进制信号的数据源，也是接收信息的目的，是由数据发送器或接收器或兼具两者组成的设备，它可以是一台计算机。 　 2．数据通信设备DCE：DCE是一个使传输信号符合线路要求，或者满足DTE要求的信号匹配器，它是提供数据终端设备与通信线路之间通信的建立、维持和终止连接等功能的设备，同时执行信号变换与编码，它可以是一个MODEM。 8.2 PIC的USART应用 8.2.1 PIC16F877非同步通信功能（USART接口） 通用同步/异步接收发送模块（USART）是两个串行通信接口之一，USART又称为SCI（Serial Communication Interface）。USART可以设置为全双工异步串行通信系统，这种方式可以与个人计算机PC或串行接口CRT等外围设备进行串行通信。也可以设置为半双工异步串行通信系统，与串行接口的A/D或D/A集成电路、串行EEPROM等器件连接。 USART是二线制串行通信接口，它可以被定义如下三种工作方式：全双工异步方式、半双工同步主控方式、半双工同步从动方式。为了把RC6和RC7分别设置成串行通信接口的发送/时钟（TX/CK）线和接收/数据（TX/DT）线，必须首先把SPEN位（TCSTAT的RD7）和方向寄存器TRISC的D7：D6置1。 USART功能模块含有两个8位可读/写的状态/控制寄存器，它们是发送状态/控制寄存器TXSTA和接收状态/控制寄存器。 8.3 USB接口设计 USB的全称是通用串行总线（Universal Serial Bus），最多可连接127台外 设，USB其最大的特点是支持热插拔和即插即用。当设备插入时，主机枚举此设备并加载所需的驱动程序，因此使用远比PCI和ISA总线方便。USB速度比平行并联总线（Parellel Bus，例如EPP、LPT）与串联总线（Serial Port，例如RS-232）等传统电脑用标准总线快上许多。原标准中USB 1.1 的最大传输带宽为 12Mbps，USB 2.0 的最大传输带宽为 480Mbps USB的设计为非对称式的，它由一个主机（host）控制器和若干通过hub设备以树形连接的设备组成。一个控制器下最多可以有5级hub，包括Hub在内，最多可以连接127个设备，而一台计算机可以同时有多个控制器。 和SPI-SCSI等标准不同，USB hub不需要终结器 USB可以连接的外设有鼠标、键盘、gamepad、游戏杆、扫描仪、数码相机、打印机、硬盘和网络部件。对数码相机这样的多媒体外设USB已经是缺省接口；由于大大简化了与计算机的连接，USB也逐步取代并口成为打印机的主流连接方式。20