单片机原理及应用课件项目9 串行口通信教材课程.ppt

* * 项目9 串行口通信 9.1 串行通信基础 计算机与外界的信息交换称为通信。基本的通信方法有并行通信和串行通信两种。 9.1.1 串行通信与并行通信 图9-1 串行与并行通信方式示意图 项目9 串行口通信 1.并行通信 并行通信的示意如图9-1（a）所示：一组信息（通常是字节）的各位数据被同时传送的通信方法称为并行通信。在MCS-51单片机中实现并行通信主要依靠其并行I／O接口来实现。并行通信相对于串行通信具有以下特点： 1）速度快，但传输线根数多。 2）成本高。 3）较适用于近距离（相距数公尺）的通信。 2.串行通信 串行通信的示意如图9-1（b）所示：一组信息的各位数据被逐位按顺序顺序在一条线上一个一个传送的通信方式称为串行通信。在MCS-51单片机中有一组专门用来进行串行通信的引脚：P3.0（RXD）和P3.1（TXD）。串行通信相对于并行通信具有以下特点： 1）速度相对较慢慢，但传输线少 2）成本低。 3）较适用于长距离通信。 项目9 串行口通信 9.1.2 串行通信制式 在串行通信中数据是在两个站之间进行传送的，按照数据传送方向，串行通信可分为单工（simplex）、半双工（half duplex）和全双工（full duplex）三种制式。 1.单工制式 在单工制式下，通信线的一端接发送器，一端接接收器，数据只能按照一个固定的方向传送，如图9-2所示。 图9-2 单工串行通信方式 项目9 串行口通信 2.半双工制式 在半双工制式下，系统的每个通信设备都由一个发送器和一个接收器组成，但同一时刻只能有一个站发送，一个站接收；两个方向上的数据传送不能同时进行。即只能一端发送,一端接收，其收发开关一般是由软件控制的电子开关示，如图9-3所示。 图9-3 半双工串行通信方式 项目9 串行口通信 (a) 无空闲位字符帧；(b) 有空闲位字符帧 图9-5 异步通信的字符帧格式 项目9 串行口通信 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，也为发送下一帧作准备。 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9-5（b）表示有3个空闲位的字符帧格式。 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起始位和停止位而降低了有效数据的传输速率。 项目9 串行口通信 2.同步通信（Synchronous Communication） (a) 单同步字符帧格式；(b) 双同步字符帧格式 图9-6 同步通信的字符帧格式 同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传输一帧信息。这里的信息帧和异步通信的字符帧不同，通常有若干个数据字符，如图9-6所示。图9-6（a）为单同步字符帧结构，图9-6（b）为双同步字符帧结构，但它们均由同步字符、数据字符和校验字符CRC三部分组成。在同步通信中，同步字符可以采用统一的标准格式，也可以由用户约定。 项目9 串行口通信 9.1.4 波特率 波特率是异步通信的另一个重要指标，那么到底什么是波特率。 波特率为每秒钟传送二进制数码的位数，也叫比特数，单位为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。例如，若将波特率设置为9600b/s并采用图9-5（a）所示的字符帧，由于该字符帧包含10位，那么系统实际传输的字符速率为：9600÷10=960字符/秒 通常在MCS-51单片机的使用过程中，异步通信的波特率取50～9600 b/s之间较为合适。当然，随着硬件水平的不断提高，目前新型的单片机在保证数据稳定传输的前提下，可以使用的波特率已远远高于这个水平。但是，不管采用多大的波特率，其通信原理与使用方法都是大同小异的，所以在今后的学习过程中我们采用的波特率均在50～9600b/s之间。 项目9 串行口通信 9.1.5 RS-232C通信标准 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