【正文】 本章分為三節(jié)，主要介紹： 80C51的串行口 計(jì)算機(jī)串行通信基礎(chǔ) 單片機(jī)串行口應(yīng)用舉例 計(jì)算機(jī)串行通信基礎(chǔ) ?隨著多微機(jī)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，計(jì)算機(jī)的通信功能愈來(lái)愈顯得重要。 計(jì)算機(jī)通信 是指計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備或計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的信息交換 。 ?通信有 并行通信 和 串行通信 兩種方式。在多微機(jī)系統(tǒng)以及現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)中信息的交換多采用串行通信方式。 ?計(jì)算機(jī)通信 是將計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的相結(jié)合，完成計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備或計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的信息交換 ?？梢?分為兩大類：并行通信與串行通信。 ?并行通信 通常是將數(shù)據(jù)字節(jié)的各位用多條數(shù)據(jù)線同時(shí)進(jìn)行傳送 。 接收設(shè)備發(fā)送設(shè)備詢 問應(yīng) 答101011008 位 同 時(shí) 傳 送并行通信 控制簡(jiǎn)單、傳輸速度快；由于傳輸線較多，長(zhǎng)距離傳送時(shí)成本高且接收方的各位同時(shí)接收存在困難。 串行通信 是將數(shù)據(jù)字節(jié)分成一位一位的形式在一條傳輸線上逐個(gè)地傳送。 串行通信的特點(diǎn) ：傳輸線少，長(zhǎng)距離傳送時(shí)成本低，且可以利用電話網(wǎng)等現(xiàn)成的設(shè)備，但數(shù)據(jù)的傳送控制比并行通信復(fù)雜。 接收設(shè)備發(fā)送設(shè)備8 位 順 次 傳 送D 0D 7 串行通信的基本概念 一、異步通信與同步通信 異步通信 異步通信 是指通信的 發(fā)送與接收設(shè)備使用各自的時(shí)鐘 控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收過程。為使雙方的收發(fā)協(xié)調(diào)，要求發(fā)送和接收設(shè)備的時(shí)鐘盡可能一致。 1 1 1 0 0 1 1 001 0 1 0 0 1 0 01發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備1 0 1 0 0 1 0 00 11 1 1 0 0 1 1 00 1間 隙 任 意 異步通信是 以字符（構(gòu)成的幀）為單位進(jìn)行傳輸 ，字符與字符之間的間隙（時(shí)間間隔）是任意的，但每個(gè)字符中的各位是以固定的時(shí)間傳送的，即 字符之間是異步的 （字符之間不一定有“位間隔”的整數(shù)倍的關(guān)系），但 同一字符內(nèi)的各位是同步的 （各位之間的距離均為“位間隔”的整數(shù)倍）。 異步通信的數(shù)據(jù)格式 ： 停止位數(shù) 據(jù) 位校驗(yàn)位起始位L S B M S B空閑下 一 字 符起 始 位空閑一 個(gè) 字 符 幀異步通信的特點(diǎn) ：不要求收發(fā)雙方時(shí)鐘的嚴(yán)格一致，實(shí)現(xiàn)容易，設(shè)備開銷較小，但每個(gè)字符要附加 2～ 3位用于起止位，各幀之間還有間隔，因此傳輸效率不高。 同步通信 同步通信時(shí)要建立發(fā)送方時(shí)鐘對(duì)接收方時(shí)鐘的直接控制，使雙方達(dá)到完全同步。此時(shí)，傳輸數(shù)據(jù)的位之間的距離均為“位間隔”的整數(shù)倍，同時(shí)傳送的字符間不留間隙，即保持位同步 關(guān)系， 也保持字符同步 關(guān)系。發(fā)送方對(duì)接收方的同步可以通過兩種方法實(shí)現(xiàn)。 計(jì)算機(jī)乙計(jì)算機(jī)甲0 1 1 0 1數(shù) 據(jù)時(shí) 鐘計(jì)算機(jī)乙計(jì)算機(jī)甲0 1 1 0 1數(shù) 據(jù)時(shí) 鐘數(shù) 據(jù) + 時(shí) 鐘 外同步 自同步 面向字符的同步格式 ： 此時(shí)，傳送的數(shù)據(jù)和控制信息都必須由規(guī)定的字符集（如 ASCII碼）中的字符所組成。圖中 幀頭為 1個(gè)或 2個(gè)同步字符 SYN（ ASCII碼為 16H）。 SOH為序始 字符（ ASCII碼為 01H），表示標(biāo)題的開始， 標(biāo)題 中包含源地址、目標(biāo)地址和路由指示等信息。 STX為文始 字符（ ASCII碼為 02H），表示傳送的數(shù)據(jù)塊開始。 數(shù)據(jù)塊 是傳送的正文內(nèi)容，由多個(gè)字符組成。數(shù)據(jù)塊后面是 組終字符 ETB（ ASCII碼為 17H）或 文終字符 ETX（ ASCII碼為 03H）。然后是 校驗(yàn)碼 。 典型的面向字符的同步規(guī)程如IBM的二進(jìn)制同步規(guī)程 BSC。 S Y N S Y N S O H S T X E T B / E T X塊 校 驗(yàn)標(biāo) 題 數(shù) 據(jù) 塊面向位的同步格式 ： 此時(shí)，將數(shù)據(jù)塊看作數(shù)據(jù)流，并用序列 01111110作為開始和結(jié)束標(biāo)志。為了避免在數(shù)據(jù)流中出現(xiàn)序列 01111110時(shí)引起的混亂，發(fā)送方總是在其發(fā)送的數(shù)據(jù)流中每出現(xiàn) 5個(gè)連續(xù)的 1就插入一個(gè)附加的 0；接收方則每檢測(cè)到 5個(gè)連續(xù)的 1并且其后有一個(gè) 0時(shí)，就刪除該 0。 典型的面向位的同步協(xié)議如 ISO的高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程HDLC和 IBM的同步數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程 SDLC。 同步通信的特點(diǎn) 是以特定的位組合“ 01111110”作為幀的開始和結(jié)束標(biāo)志，所傳輸?shù)囊粠瑪?shù)據(jù)可以是任意位。所以傳輸?shù)男瘦^高，但實(shí)現(xiàn)的硬件設(shè)備比異步通信復(fù)雜。 8 位 8 位 8 位 8 位1 6 位≥ 0 位0 1 1 1 1 1 1 00 1 1 1 1 1 1 0校 驗(yàn) 場(chǎng)信 息 場(chǎng)控 制 場(chǎng)地 址 場(chǎng)二、串行通信的傳輸方向 單工 單工 是指數(shù)據(jù)傳輸僅能沿 一個(gè)方向 ，不能實(shí)現(xiàn)反向傳輸。 半雙工 半雙工 是指數(shù)據(jù)傳輸可以沿 兩個(gè)方向 ，但需要分時(shí)進(jìn)行。 全雙工 全雙工 是指數(shù)據(jù)可以 同時(shí)進(jìn)行雙向 傳輸。 接 收發(fā) 送時(shí) 間 1時(shí) 間 2發(fā) 送接 收 發(fā) 送接 收發(fā) 送接 收 發(fā) 送接 收 單工 半雙工 全雙工 三、信號(hào)的調(diào)制與解調(diào) 利用調(diào)制器（ Modulator） 把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào) ，然后送到通信線路上去，再由解調(diào)器（ Demodulator）把從通信線路上收到的 模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào) 。由于通信是雙向的，調(diào)制器和解調(diào)器合并在一個(gè)裝置中，這就是調(diào)制解調(diào)器MODEM。 D C ED T E電 話 網(wǎng)D C ED T ER S 2 3 2 C R S 2 3 2 C四、串行通信的錯(cuò)誤校驗(yàn) 奇偶校驗(yàn) 在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)位尾隨的 1位為奇偶校驗(yàn)位（ 1或 0）。奇校驗(yàn)時(shí)，數(shù)據(jù)中“ 1”的個(gè)數(shù)與校驗(yàn)位“ 1”的個(gè)數(shù)之和應(yīng)為奇數(shù)；偶校驗(yàn)時(shí)，數(shù)據(jù)中“ 1”的個(gè)數(shù)與校驗(yàn)位“ 1”的個(gè)數(shù)之和應(yīng)為偶數(shù)。接收字符時(shí)，對(duì)“ 1”的個(gè)數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)，若發(fā)現(xiàn)不一致，則說明傳輸數(shù)據(jù)過程中出現(xiàn)了差錯(cuò)。 循環(huán)冗余校驗(yàn) 種數(shù)學(xué)運(yùn)算實(shí)現(xiàn)有效信息與校驗(yàn)位之間的循環(huán)校驗(yàn)，常用于對(duì)磁盤信息的傳輸、存儲(chǔ)區(qū)的完整性校驗(yàn)等。這種校驗(yàn)方法糾錯(cuò)能力強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于同步通信中。 代碼和校驗(yàn) 代碼和校驗(yàn)是發(fā)送方將所發(fā)數(shù)據(jù)塊求和（或各字節(jié)異或），產(chǎn)生一個(gè)字節(jié)的校驗(yàn)字符（校驗(yàn)和）附加到數(shù)據(jù)塊末尾。接收方接收數(shù)據(jù)同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)塊（除校驗(yàn)字節(jié)外）求和（或各字節(jié)異或），將所得的結(jié)果與發(fā)送方的“校驗(yàn)和”進(jìn)行比較，相符則無(wú)差錯(cuò)，否則即認(rèn)為傳送過程中出現(xiàn)了差錯(cuò)。 五、傳輸速率與傳輸距離 傳輸速率 比特率 是 每秒鐘傳輸二進(jìn)制代碼的位數(shù) ，單位是：位／秒（ bps）。如每秒鐘傳送 240個(gè)字符，而每個(gè)字符格式包含 10位 (1個(gè)起始位、 1個(gè)停止位、 8個(gè)數(shù)據(jù)位 )，這時(shí)的比特率為： 10位 240個(gè) /秒 = 2400 bps 波特率 表示 每秒鐘調(diào)制信號(hào)變化的次數(shù) ，單位是：波特（ Baud）。 波特率和比特率不總是相同的， 對(duì)于將數(shù)字信號(hào) 1或 0直接用兩種不同電壓表示的所謂基帶傳輸，比特率和波特率是相同的。 所以，我們也經(jīng)常用波特率表示數(shù)據(jù)的傳輸速率。 傳輸距離與傳輸速率的關(guān)系 串行接口或終端直接傳送串行信息位流的最大距離與傳輸速率及傳輸線的電氣特性有關(guān)。當(dāng)傳輸線使用每 （約 1英尺）有 50PF電容的非平衡屏蔽雙絞線時(shí)，傳輸距離隨傳輸速率的增加而減小。當(dāng)比特率超過 1000 bps 時(shí)，最大傳輸距離迅速下降，如 9600 bps 時(shí)最大距離下降到只有 76m（約 250英尺）。 串行通信接口標(biāo)準(zhǔn) 一、 RS232C接口 RS232C是 EIA（美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)） 1969年修訂 RS232C標(biāo)準(zhǔn)。 RS232C定義了數(shù)據(jù)終端設(shè)備（ DTE）與數(shù)據(jù)通信設(shè)備（ DCE）之間的物理接口標(biāo)準(zhǔn)。 機(jī)械特性 RS232C接口規(guī)定使用 25針連接器，連接器的尺寸及每個(gè)插針的排列位置都有明確的定義。（陽(yáng)頭） 96512 51 41 31功能特性 過程特性 過程特性規(guī)定了信號(hào)之間的時(shí)序關(guān)系，以便正確地接收和發(fā)送數(shù)據(jù) 。 遠(yuǎn)程通信連接 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)MODEMMODEMT X DR X DR T ST X DR X DR T SD S R電 話 線D S R近程通信連接 計(jì)算機(jī)乙計(jì)算機(jī)甲T X D T X DR X DR X D計(jì)算機(jī)乙計(jì)算機(jī)甲T X D T X DR X DR X D4562 04562 0 RS232C電平與 TTL電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路 123456891 01 11 21 37＋ 1 2 V－ 1 2 VR S 2 3 2電 平T T L電 平1245891 01 11 21 37＋ 5 VT T L電 平R S 2 3 2電 平1 463M C 1 4 8 8M C 1 4 8 9123456891 01 11 21 37＋ 1 2 V－ 1 2 VT T L電 平1245891 01 11 21 37＋ 5 V1 463T T L電 平R S 2 3 2電 平地M C 1 4 8 8M C 1 4 8 9采用 RS232C接口存在的問題 傳輸距離短，傳輸速率低 RS232C總線標(biāo)準(zhǔn)受電容允許值的約束，使用時(shí)傳輸距離一般不要超過 15米（線路條件好時(shí)也不超過幾十米）。最高傳送速率為 20Kbps。 有電平偏移 RS