单片机与PC机之间的异步串行通信.ppt

PC机与单片机之间的异步串行通信 【项目知识点与技能点】 1.异步串行通讯协议。 2.RS－232C异步串行通讯接口协议。 3.RS－232C与TTL电平转换。 4.ATmega16单片机的串行接口及相关寄 存器的配置。 5.使用VB软件编写上位机通信监控界面。 【项目知识准备】 1、异步串行通讯的相关知识 在异步通信中，数据通常是以字符为单位组成字符帧传送的。字符帧由发送端一帧一帧地发送，每一帧数据均是低位在前，高位在后，通过传输线被接收端一帧一帧地接收。发送端和接收端可以由各自独立的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟彼此独立，互不同步。 在异步通信中，接受端是依靠字符帧格式来判断发送端是何时开始发送，何时结束发送的。字符帧格式是异步通信的一个重要指标。 1) 字符帧（Character Frame） 字符帧也叫数据帧，由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位等4部分组成，如下图所示。 (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9.1.1（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。 异步通信的优点是不需要传送同步时钟，字符帧长度不受限制，故设备简单。缺点是字符帧中因包含其始位和停止位而降低了有效数据的传输速率。 2、RS－232C异步串行通讯接口的概述 RS-232C是使用最早、应用最多的一种异步串行通信总线标准。它是美国电子工业协会（EIA）1962年公布，1969年最后修定而成的。其中，RS表示Recommended Standard，232是该标准的标识号，C表示最后一次修定。 RS-232主要用来定义计算机系统的一些数据终端设备（DTE）和数据电路终接设备（DCE）之间的电器性能。例如CRT、打印机与CPU的通信大多采用RS-232接口，ATmega16单片机PC机的通信也是采用该种类型的接口。由于ATmega16系列单片机本身有一个全双工的串行接口，因此该系列单片机用RS-232串行接口总线非常方便。 RS-232C串行接口总线适用于：设备之间的通信距离不大于15m，传输速率最大为20kb/s 3、RS－232C异步串行通讯信息格式标准 RS-232C采用串行格式，如图9.1.2所示。该标准规定：信息的开始为起始位，信息的结束为停止位；信息本身可以是5、6、7、8位再加一位奇偶校验位。如果两个信息之间无信息，则写“1”，表示空。 4、RS-232C总线规定 RS-232C标准总线为25根，采用标准的D型25芯插头座。通常也有标准的D型9芯插头座。各引脚的排列如图9.1.4所示。引脚信号功能如表 D型9芯插头座引脚及信号功能表 在最简单的全双工系统中，仅用发送数据、接收数据和信号地三根线即可。 对于ATmega16单片机利用其RXD（串行数据接收端）线、TXD（串行数据发送端）线和GND地线，就可以构成符合RS-232C接口标准的全双工通信口。 5、RS-232C异步串行通讯电平转换器 RS-232C规定了自己的电器标准，由于它是在TTL电路之前研制的，所以他的电平不是+5V和地，而是采用负逻辑，即逻辑“0”：+5V～+15V；逻辑“1”：-5V～-15V。 因此，RS-232C不能和TTL电平直接相连，使用时必须进行电平转换，否则将使TTL电路烧坏，实际应用时必须注意！常用的电平转换集成电路是MAX232，本实训系统