单片机UART串行接口课件.pptVIP

第七章UART串行接口串行通信是CPU与外界交换信息的一种基本通信方式。为了实现串行通信，绝大多数单片机都配置了UART串行接口。1

7．1串行通信概述计算机与外界的信息交换称为通信。基本的通信方式有两种。?并行通信(parallelcommunication)：所传送数据的各位同时发送或接收。?串行通信(serialcommunication)：所传数据的各位按顺序一位一位地发送或接收。2

在并行通信中，一个并行数据占多少位二进制数，就要多少根传输线，这种方式的特点是通信速度快，但传输线多，价格较贵，适合近距离传输。串行通信仅需1～2根传输线，故在长距离传输数据时比较经济，但由于它每次只能传送1位，所以传送速度较慢。3

图7.1基本通信方式图示4

7．1．1同步通信和异步通信方式串行通信分同步和异步两种方式。5

1．异步通信ASYNC在异步通信中数据或字符是逐帧（frame）传送的。帧定义为一个字符的完整的通信格式，通常也称为帧格式。最常见的帧格式一般是先用一个起始位“0”表示字符的开始；然后是5～8位数据，规定低位在前，高位在后；其后是奇偶校验位；最后是停止位，用以表示字符的结束，停止位可以是1位、1.5位、2位，不同的计算机规定有所不同。从起始位开始到停止位结束就构成完整的1帧。6

?起始位——通信线上没有数据传送时，为高电平（逻辑1）；当要发送数据时，首先发1个低电平信号（逻辑0），此信号称为“起始位”，表示开始传输1帧数据。?数据位——起始位之后的位即数据位。数据位可以是5、6、7或8位（不同计算机的规定不同），上图的数据位为8位。一般从最低位开始传送，最高位在最后。7

?奇偶校验位——数据位之后的位为奇偶校验位（有的方式具有）。此位可用于判别字符传送的正确性，其有3种可能的选择，即奇、偶、无校验，用户可根据需要选择（在有的格式中，该位可省略）。在80C51单片机中，此位还可以用来确定该帧字符信息的性质（地址或数据）。?停止位——校验位后为停止位，用于表示1帧结束，用高电平（逻辑1）表示。停止位可以是1、1．5或2位，不同计算机的规定有所不同。8

?异步通信的主要特点如下：进行串行通信的单片机的时钟相互独立；其时钟频率可以不相同；在通信时不要求有同步时钟信号。由于异步通信是逐帧进行传输的，各位之间的时间间隔应该相同，所以必须保证2个单片机之间有相同的传送波特率。如果传送波特率不同，则时间间隔不同；当误差超过5％时，就不能正常进行通信。由于信息传输可以是随时不间断地进行的，因而帧与帧之间的时间间隔可以是不固定的，间隙处为高电平。9

由于异步通信每传送一帧有固定格式，通信双方只需按约定的帧格式来发送和接收数据，所以硬件结构比同步通信方式简单。此外，它还能利用校验位检测错误，所以这种通信方式应用较广泛。在单片机中主要是采用异步通信方式。10

2．同步通信SYNC在同步通信中，数据或字符开始处是用一同步字符来指示（一般约定为l～2个字符），以实现发送端和接收端同步，一旦检测到约定同步字符，下面就连续、顺序地发送和接收数据。11

由于同步通信数据块传送时去掉了每个数字都必须具有的字符开始和结束的标志，且它一次可以发送一个数据段（多个数据），因此，其速度高于异步通信；但这种方式要求接收和发送时钟严格保持同步，在通信时通常要求有同步时钟信号，对硬件结构要求较高。由于这种方式易于进行串行外围扩展，所以目前很多型号的单片机都增加了串行同步通信接口，如目前已得到广泛应用的IC串行总线和SPI串行接口等。212

7．1．2串行通信的数据传送速率传送速率是指数据传送的速度。用b/s或bps（比特／秒）表示，称为比特率。在二进制的情况下，比特率与波特率数值相等，因而在单片机的串行通信中，常称为波特率。假如数据传送的速率为120个字符每秒，每个字符由1个起始位、8个数据位和1个停止位组成，则其传送波特率为：10b×120／s＝1200b／s＝1200波特每一位的传送时间即为波特率的倒数：13

异步通信的数据传送速率一般为50b/s～100kb/s，常用于计算机到CRT终端，以及双机或多机之间的通信等。14

7．1．3串行通信的方式在串行通信中，数据是在两机之间传送的。按照数据传送方向，串行通信可分为单工（Simplex）制式、半双工（halfduplex）制式和全双工（fullduplex）制式。15

图7．2串行通信方式示意图?（1）单工制式在单工制式下，数据在甲机和乙机之间只允许单方向传送。两机之间只需1条数据线。16

?（2）半双工制式在半双工制式下，数据在甲机和乙机之间允许双方向传送，但它们之间只有一个通信回路，接收和发送不能同时进行，只能分时发送和接收（即甲机发送，乙机