单片机应用技术 单片机的通信 第7章 串行接口.docVIP

51单片机C语言开发教程 第7章 串行接口 第7章 串行接口 7.1 串行口通信概念 计算机之间的通信有并行通信和串行通信两种。并行通信中,数据的所有位是同时进行传送的,优点是速度快,缺点是需要较多的传送数据线，有多少位数据就需要多少根数据线，而且数据传送的距离有限，一般在15~30m之内，如图7.1.1所示。并行通信常用于CPU与LED、LCD显示器的接口等方面。 串行通信中，数据是按一定的顺序一位一位地传送，速度较慢，但只需要两根数据传输线，适用于长距离通信，如图7.1.2所示。 图7.1.1 并行通信线路结构 1、串行通信的分类 按照串行数据的同步方式，串行通信可以分为同步通信和异步通信两类。 （１）异步通信 在异步通信中，数据通常是以字符（或字节）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，通 过传输线后为接收设备一帧一帧地接收。发送端和接收端 图7.1.2串行通信线路结构 可以有各自的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟源彼此独立，互不同步。 那么究竟发送端和接收端依靠什么来协调数据的发送和接收呢？也就是说，接收端怎么知道发送端何时开始发送和何时结束发送呢？这是由字符帧格式规定的。平时发送线为高电平（逻辑“1”），每当接收端检测到传输线上发送过来的低电平逻辑“0”（字符帧的起始位）时就知道发送端已开始发送，每当接收端接收到字符帧的停止位时就知道一帧字符信息已发送完毕。 字符帧格式如图7.1.3所示，由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位等四部分组成。各部分结构和功能分述如下： 图7.1.3 异步通信的字符帖格式 ① 起始位：位于字符帧开头，只占一位，以低电平即逻辑“0”表示，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、6、7位或8位，低位在前高位在后。 ③ 奇偶校验位：位于数据位后，仅占一位，用于表征串行通信中采用奇校验还是偶校验，由用户根据需要决定。 ④ 停止位：位于字符帧末尾，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发送完毕，也为发送下一帧字符作准备。 两相邻字符帧之间可以无空闲位，也可以有若干空闲位，这由用户根据需要决定。 异步通信的优点是不需要传送同步脉冲，字符帧长度也不受限制，故所需设备简单。缺点是字符帧中因包含有起始位和停止位而降低了有效数据的传输速率。 　（2）同步通信 同步通信是以多个字符组成的数据串为传输单位来进行数据传送，数据串长度固定，每个字符不再单独附加起始位和停止位，而是在数据串开始处用同步字符表示数据串传送开始，由时钟来实现发送端与接收端之间的同步，在数据串末尾设1~2个校验字符，用于接收端对接收到的数据字符的正确性校验。这种通信方式传输速率高于异步通信方式，但硬件复杂。由于51单片机中没有同步串行通信方式，所以这里不作详细介绍。 2、通信系统的组成 单片机的通信系统包括数据传送端、数据接收端、数据转换接口和传送数据的线路。单片机、PC机、工作站都可以作为传送、接收数据的终端设备。数据在传送过程中常常需要经过一些中间设备，这些中间设备称为数据交换设备，负责数据的传送工作。数据在通信过程中，由数据的终端设备传送端送出数据，通过调制解调器把数据转换为一定的电平信号，在通信线路上进行传输。通信信息被传输到计算机的接收端时，同样也需要通过调制解调器把电平信号转换为计算机能接受的数据，数据才能进入计算机。通信线路常用双绞线、同轴电缆、光纤或无线电波。串行通信的总线标准有RS-232C、RS-422、RS-485等多种，计算机在通信过程中常使用RS-232接口。 在串行通信时，计算机内部的并行数据传送到内部移位寄存器中，然后数据逐位移出形成串行数据，通过通信线路传送到接收端，再将串行数据逐位送入移位寄存器后转换成并行数据存放到计算机中。 3、串行通信中数据的传送方向 串行通信中，数据传送的方向分为单工、半双工和全双工三种方式。在单工方式下，通信双方之间只有一条传输线，数据只允许由发送方向接收方单向传送。在半双工方式下，通信双方也只有一条传输线，双方都可以接收和发送，但同一时刻只能一方发另一方收，在此方式下，通信双方都具有发送器和接收器，通过电子开关的切换，实现通信线路的交替连接。 在全双工方式下，通信双方之间有两根传输线，这样双方之间发送和接收可以同时进行，互不相关，当然，这时通信双方的发送器和接收器也是