《STM8S系列单片机原理与应用》课件第8章.ppt

第8章STM8SMCU串行通信

第8章STM8SMCU串行通信

8.1串行通信的概念

8.2UART串行通信接口

8.3RS232C串行接口标准及应用

8.4RS422/RS485总线

8.5串行外设总线接口(SPI)

第8章STM8SMCU串行通信

8.1串行通信的概念

CPU与外设之间信息交换的过程称为通信。根据CPU

与外设之间数据线连接、数据发送方式的不同，可将通

信分为并行通信和串行通信两种基本方式。

在并行通信方式中，数据各位同时传送，如图8-1(a)

所示。并行通信的特点是速度快，但需要的传输线多，

多用于同一个设备内不同器件或模块之间的数据传输，

不适合作长距离数据传输。

第8章STM8SMCU串行通信

在串行通信方式中，借助串行移位寄存器将多位数据按位

逐一传送，如图8-1(b)所示。串行通信的优点是所需传输线少，

适合远距离传输；缺点是速度慢。假设并行传送8位二进制数

所需时间为T，在发送速率相同的情况下，串行传输时间至少

需要8T。而在实用的串行通信系统中，还需要在数据位前、

后分别插入起始位和停止位，以保证数据可靠地接收，因此实

际的传输时间大于8T。

第8章STM8SMCU串行通信

图8-1基本通信方式

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8.1.1串行通信的种类

根据数据传输方式的不同，可将串行通信分为两种：

同步通信和异步通信。

同步通信是一种数据连续传输的串行通信方式。同步

通信时，发送方把需要发送的多个字节数据、校验信息连

接起来，形成数据块。发送方发送时只需在数据块前插入

1～2个特殊的同步字符，然后按特定速率逐位输出(发送)

数据块内的每一个数据位。接收方在接收到特定的同步字

符后，也按相同速率接收数据块内的各位数据。

第8章STM8SMCU串行通信

显然，在这种通信方式中，数据块内各字节数据之间

没有间隙，传输效率高，但发送、接收双方必须保持同步

(使用同一个时钟信号实现)。因此，同步通信设备复杂(发

送方能自动插入同步字符，接收方能自动检测出同步字符，

且发送、接收时钟相同，即除了数据线、地线外，还需要

时钟信号线)，成本较高，多用在高速数字通信系统中。

典型的同步通信数据帧格式如图8-2所示。

第8章STM8SMCU串行通信

图8-2同步通信数据帧格式

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异步通信的特点是每次只传送一个字符，每个字符由

起始位(规定为0电平)、数据位、奇偶校验位、停止位(规定

为1电平)组成。典型的异步通信数据帧格式如图8-3所示。

图8-3异步通信数据帧格式

第8章STM8SMCU串行通信

可见，异步通信与同步通信并没有本质上的区别，只

是在异步通信中数据块的长度短(一般为一个字节)，收发双

方容易实现同步，但各数据块之间不连续(即插入了起始位、

停止止位)，因此效率低，传输速度较慢。

异步通信过程可概述如下：

对于异步通信的发送方来说，发送时先输出低电平的

起始位，然后按特定速率发送数据位(包括奇偶校验位)，当

最后一位数据(采用奇偶校验的异步通信，最后一个数据位

往往是奇偶校验位)发送完毕后，发送一个高电平的停止位，

这样就完成了一帧数据的发送过程。如果发送方不再需要

发送新数据或尚未准备好下一帧数据时，就将数据线置为

高电平状态。

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异步通信的接收方往往以16倍的发送速率检测传输线上

的电平状态，当发现传输线电平由高变低时(起始位标志)，就

认为有数据传入，进入接收状态，然后以相同速率不断地检

测传输线的电平状态，接收随后送来的数据位、奇偶校验位

和停止位。为提高通信的可靠性，在异步串行通信中，接收

方多采用“3中取2”方式确认收到的信息位是“0”码还是“1”

码。也就是说，在异步通信方式中，发送方通过控

制数据线的电平状态来完成数据的发送；接收方通过检测数

据线上的电平状态确认是否有数据传入以及接收到的数据位

是0还是1，只要发送速率和接收检测速率相同，就能准确接

收，发送、接收设备可使用各自的时钟源完成数据的发送和

接收，无须使用同一个时钟信号。因此，异步串行通信所需

传输线最少，一根数据线和一根地线，就能实现数据发送与

接收，在单片机控制系统中得到了广泛应用。

第8章STM8