第8章-串行口及应用.pptx

第8章 串行口及应用 内容8.1串行通信基础知识8.280C51单片机的串行口8.3串行口的应用 图8-1 并行通信收发设备连接示意图 图8-2 并行通信传送时序图8.1 串行通信基础知识8.1.1 计算机对外通信方式计算机与计算机之间、计算机与外设之间的数据交换称为通信。计算机通信有两种基本方式：并行通信和串行通信。 数据的各位被同时传送的通信方法称为并行通信。 并行通信的特点是控制简单，传输速度快。由于传输线较多，长距离传送时成本高且接收方的各位同时接收存在困难。 。 串行通信是将数据字节分成一位一位的形式在一条传输线上逐个地传送。 串行通信具有传输线少，长距离传送时成本低，抗干扰能力强等优点，对于单片机来说，其所占用的引脚资源少。但串行通信数据的传送控制比并行通信复杂。8.1.2 串行通信的基本概念1. 串行通信的方式(1) 异步通信异步通信是指通信的发送与接收设备使用各自的时钟控制数据的发送和接收过程。为使双方的收发协调，要求发送和接收设备的时钟尽可能一致。 异步通信是以字符(构成的帧)为单位进行传输，字符与字符之间的间隙(时间间隔)是任意的，但每个字符中的各位是以固定的时间传送的。 为了实现异步传输字符的同步，采用的办法是使传送的每一个字符都以起始位“0”开始，以停止位“1”结束。这样，传送的每一个字符都用起始位来进行收发双方的同步。停止位和间隙作为时钟频率偏差的缓冲，即使双方时钟频率略有偏差，总的数据流也不会因偏差的积累而导致数据错位。 异步通信的每帧数据由4部分组成：起始位(占1位)、字符代码数据位(占5～8位)、奇偶校验位(占1位，也可以没有校验位)和停止位(占1或2位)。 图8-6中给出的是7位数据位、1位奇偶校验位和一位停止位，加上固定的1位起始位，共10位组成一个传输帧。传送时数据的低位在前，高位在后。字符之间允许有不定长度的空闲位。起始位“0”作为联络信号，它告诉接收方传送的开始，接下来的是数据位和奇偶校验位、停止位、“1”表示一个字符的结束。 异步通信的特点是不要求收发双方时钟的严格一致，实现容易，设备开销较小，但每个字符要附加起止位、停止位，各帧之间还有间隔，因此传输效率不高。(2) 同步通信同步通信时要建立发送方时钟对接收方时钟的直接控制，使双方达到完全同步。此时，传输数据的位之间的距离均为“位间隔”的整数倍，同时传送的字符间不留间隙，即保持位同步关系，也保持字符同步关系。 2. 串行通信的传输方向串行通信根据数据传输的方向及时间关系可分为单工、半双工和全双工。传输方向示意图如图8-10所示。(1) 单工：是指数据传输仅能沿一个方向，不能实现反向传输。(2) 半双工：是指数据传输可以沿两个方向，但需要分时进行。(3) 全双工：是指数据可以同时进行双向传输。3. 串行通信的错误校验在通信过程中往往要对数据传送的正确与否进行校验。校验是保证准确无误传输数据的关键。常用的校验方法有奇偶校验、代码和校验及循环冗余码校验。 (1) 奇偶校验在发送数据时，数据位尾随的1位为奇偶校验位(1或0)。当约定为奇校验时，数据位与校验位中“1”的个数之和应为奇数；当约定为偶校验时，数据位与校验位中“1”的个数之和应为偶数。接收方与发送方的校验方式应一致。接收字符时，对“1”的个数进行校验，若发现收、发双方不一致，则说明数据传输过程中出现了差错。(2) 代码和校验代码和校验是发送方将所发数据块求和(或各字节异或)，产生一个字节的校验字符(校验和)附加到数据块末尾。接收方接收数据同时对数据块(除校验字节外)求和(或各字节异或)，将所得的结果与发送方的“校验和”进行比较，相符则无差错，否则即认为传送过程中出现了差错。(3) 循环冗余校验这种校验是通过某种数学运算实现有效信息与校验位之间的循环校验，常用于对磁盘信息的传输、存储区的完整性校验等。这种校验方法纠错能力强，广泛应用于同步通信中。 4. 信号的调制与解调 计算机的通信要求传送的是数字信号。在远程数据通信时，通常要借用公用电话网。但是电话网是为300～3400Hz的音频模拟信号设计的，对二进制数据的传输是不合适的。 为此，在发送时需要对二进制数据进行调制，使之适合在电话网上传输。在接收时，需要进行解调，以将模拟信号还原成数字信号。 利用调制器(Modulator) 把数字信号转换成模拟信号，然后送到通信线路上去，再由解调器(Demodulator) 把从通信线路上收到的模拟信号转换成数字信号。 由于通信是双向的，调制器和解调器合并在一个装置中，这就是调制解调器MODEM。如图8-11所示。 图中，调制器和解调器是进行数据通信所需的设备，因此把它叫做数据通信设备(Data Communications Equipment ，简称DCE)。