[工學(xué)]第8章串行口(已修改)
2024-10-28 18:50 本頁(yè)面
【正文】 第八章 單片機(jī)的串行接口 主要內(nèi)容 ? 串行通信的基本概念 ? 串行通信接口結(jié)構(gòu)和工作原理 ? 串行通信的應(yīng)用編程 單片機(jī)應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集或工業(yè)控制時(shí)，往往作為 前端機(jī)安裝在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，遠(yuǎn)離主機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采用串 行通信方式發(fā)往主機(jī)進(jìn)行處理，以降低通信成本，提 高通信可靠性。如圖所示 。 第一節(jié) 概 述 系統(tǒng)計(jì)算機(jī) IBM PC 單片機(jī) 單片機(jī) 單片機(jī) ● ● ● ● ● ● ： 并行通信與串行通信 ● 并行通信：所傳送數(shù)據(jù)的各位同時(shí)發(fā)送或接收 ， 數(shù)據(jù)有多少位就需要多少根數(shù)據(jù)線 。 特點(diǎn)：速度快 ， 成本高 ， 適合近距離傳輸如計(jì)算機(jī)并口 ， 打印機(jī) ， 8255。 ● 串行通信：所傳送數(shù)據(jù)的各位按順序一位一位地發(fā)送或接收 。 可只需一根數(shù)據(jù) ， 一根地線 ， 共 2根 （ 雙向通信發(fā)送和接收各需 1根數(shù)據(jù)線 ） 。 特點(diǎn)：成本低 ， 硬件方便 ， 適合遠(yuǎn)距離通信 ， 傳 輸速度低 。 同步和異步 異步串行通信一幀數(shù)據(jù)格式： (1)異步串行通信 … P 1 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 P 1 0 第 n個(gè)字符（一幀） n1 n+1 0 D0 … 起始位 數(shù)據(jù)位（ 5～ 8位） 校驗(yàn)位 停止位 硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 傳輸速度慢 (2)同步串行通信 在同步通信中，發(fā)送方在數(shù)據(jù)或字符傳送前 ,以 1～ 2個(gè)字節(jié)的同步字符指示一幀的開始，由時(shí)鐘信號(hào)來實(shí)現(xiàn)發(fā)送端和接收端同步，接收方一旦檢測(cè)到同步字符就開始接收，發(fā)送方將連續(xù)按順序傳送若干個(gè)數(shù)據(jù)，最后發(fā) 校 驗(yàn)字節(jié)。 SYN字符 1 SYN字符 2 數(shù)據(jù) 1 數(shù)據(jù) 2 …. 數(shù)據(jù) n 連續(xù)傳送 n 個(gè)數(shù)據(jù) 校驗(yàn) 單工、半雙工、全雙工通信方式 (1)單工方式 : 一端是發(fā)送端 ， 另外一端是接收端 (2)半雙工方式 : 每端口有一個(gè)發(fā)送器和一個(gè)接收器， 通過開關(guān)連接在線路上，數(shù)據(jù)可以雙向傳送，但 不能同時(shí)發(fā)送和接收 . 要通過換向器轉(zhuǎn)換方向。 發(fā)送器 接收器 發(fā)送器 接收器 發(fā)送器 接收器 (3)全雙工方式 : 通信雙方用兩個(gè)獨(dú)立的收發(fā)器單 獨(dú)連接 ,可以同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù) ,因而提高了 速度。 發(fā)送器 接收器 接收器 發(fā)送器 在串行傳輸中，通信的雙方都按通信協(xié)議進(jìn)行，所謂 通信協(xié)議 就是通信雙方必須共同遵守的一種約定，約定包括數(shù)據(jù)的格式、同步的方式、傳送的步驟、檢糾錯(cuò)方式及控制字符的定義等。 (1) 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式化 因?yàn)?CPU發(fā)出的數(shù)據(jù)是并行數(shù)據(jù)，接口電路應(yīng)實(shí)現(xiàn)不同串行通信方式下的數(shù)據(jù)格式化任務(wù)，如自動(dòng)生成起止方式的幀數(shù)據(jù)格式 (異步方式 )或在待傳送的數(shù)據(jù)塊前加上同步字符等。 (2) 進(jìn)行串、并轉(zhuǎn)換 在發(fā)送端，接口將 CPU送來的并行信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送；而在接收端，接口將接收到串行數(shù)據(jù)變成并行數(shù)據(jù)送往 CPU，由 CPU進(jìn)行處理。 (3) 控制數(shù)據(jù)的傳輸速率 接口應(yīng)具備對(duì)數(shù)據(jù)傳輸率 —波特率的控制選 (4) 進(jìn)行傳送錯(cuò)誤檢測(cè) 在發(fā)送時(shí)，對(duì)傳送的數(shù)據(jù)自動(dòng)生成校驗(yàn)位或校驗(yàn)碼，在接收端能檢查校驗(yàn)位或校驗(yàn)碼，以確定傳送中是否有誤碼。 51系列單片機(jī)內(nèi)有一個(gè)全雙工的異步通信接口，通過對(duì)串行接口寫控制字可以選擇其數(shù)據(jù)格式，同時(shí)內(nèi)部有波特率發(fā)生器，提供可選的波特率，可完成雙機(jī)通信或多機(jī)通信。 波特率： 單位時(shí)間（秒）內(nèi)傳送的二進(jìn)制位數(shù)。 例如： 100字符 /秒， 1個(gè)字符 11位，波特率為： 100 11=1100（波特） 平均每位傳送占用時(shí)間： Td = 1/1100= （ 1）通信線的連接 不同的通信距離，串行通信電路有不同的連接方法 RXD TXD GND RXD TXD GND 近距離傳送電路 單片機(jī) 單片機(jī)或其他設(shè)備 RXD TXD GND 電 平 轉(zhuǎn) 換 RXD TXD GND RXD TXD GND 電 平 轉(zhuǎn) 換 RXD TXD GND 微 機(jī) 微機(jī)或其他設(shè)備 較遠(yuǎn)距離傳送電路 RS232C RS232C 微 機(jī) 接 口 調(diào) 制 解 調(diào) 器 調(diào) 制 解 調(diào) 器 接 口 微 機(jī) 電 話 分 機(jī) 電 話 分 機(jī) 遠(yuǎn)距離傳送電路 數(shù)字信號(hào)通過調(diào)制器變成模擬信號(hào)通過電話線傳送到對(duì)方，接收方通過解調(diào)器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)接收。 （ 2）串行通信接口總線標(biāo)準(zhǔn) 測(cè)控系統(tǒng)中 ， 計(jì)算機(jī)通信主要采用異步串行通信方式 ，常用的異步總線標(biāo)準(zhǔn)有三種： RS232（ RS23
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