【正文】 第 串行通信 串行通信接口 串行通信的基本知識 在實(shí)際應(yīng)用中 ,不但計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間常常要進(jìn)行信息交換 ,而且計(jì)算機(jī)之間也需要交換信息 ,所有這些信息的交換均稱為 “ 通信 ” 。 通信的基本方式分為并行通信和串行通信兩種 。 并行通信是構(gòu)成 1組數(shù)據(jù)的各位同時進(jìn)行傳送 ， 例如8位數(shù)據(jù)或 16位數(shù)據(jù)并行傳送 。 其特點(diǎn)是傳輸速度快 ,但當(dāng)距離較遠(yuǎn) 、 位數(shù)又多時導(dǎo)致了通信線路復(fù)雜且成本高 。 第 串行通信 串行通信是數(shù)據(jù)一位接一位地順序傳送 。 其特點(diǎn)是通信線路簡單 ,只要一對傳輸線就可以實(shí)現(xiàn)通信 (如電話線 )， 從而大大地降低了成本 ,特別適用于遠(yuǎn)距離通信 。 缺點(diǎn)是傳送速度慢 。 圖 4― 10為以上兩種通信方式的示意圖 。 由圖 4― 10可知 ,假設(shè)并行傳送 N位數(shù)據(jù)所需時間為 T,那么串行傳送的時間至少為 NT,實(shí)際上總是大于 NT的 。 第 串行通信 圖 4― 10 (a)并行通信； (b)串行通信 第 串行通信 串行通信可分為異步傳送和同步傳送兩種基本方式 。 1)異步傳送方式 異步傳送的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)在線路上的傳送不連續(xù) 。在傳送時 ,數(shù)據(jù)是 以一個字符為單位進(jìn)行傳送的 。它用一個 起始位 表示字符的開始 ,用 停止位 表示字符的結(jié)束 。 異步傳送的字符格式如圖 4― 11(a)所示 。 第 串行通信 ? 一個字符由起始位 、 數(shù)據(jù)位 、 奇偶校驗(yàn)位和停止位 4個部分組成 （ 一幀數(shù)據(jù) ） 。 ? 起始位為 0信號占 1位；其后接著的就是數(shù)據(jù)位 ,它可以是 5位 、 6位 、 7位或 8位 ， 傳送時低位在先 、 高位在后； ? 再后面的 1位為奇偶校驗(yàn)位 ,可要也可以不要； ? 最后是停止位 ,它用信號 1來表示字符的結(jié)束 ,可以是 1位 、 1位半或 2位 。 第 串行通信 圖 4―11 (a)字符格式； (b)有空閑位的字符格式 第 串行通信 例如 ， 采用串行異步通信方式傳送 ASCII碼字符 ‘ 5’ ， 規(guī)定為 7位數(shù)據(jù)位 ， 1位偶校驗(yàn)位 ， 1位停止位 ， 無空閑位 。 由于 ‘ 5’ 的 ASCII碼為 35H， 其對應(yīng) 7位數(shù)據(jù)位為 0110101， 如按低位在前 、 高位在后順序排列應(yīng)為 1010110。 前面加 1位起始位 ， 后面配上偶校驗(yàn)位 1位 0， 最后面加 1位停止位 1，因此傳送的字符格式為 0101011001， 其對應(yīng)的波形如圖 4― 12所示 。 第 串行通信 圖 4―12 傳送 ASCII碼字符‘ 5’的波形圖 第 串行通信 在串行異步傳送中 ,CPU與外設(shè)之間事先必須約定 (協(xié)議 )： ① 字符格式 。 雙方要事先約定字符的編碼形式 、 奇偶校驗(yàn)形式及起始位和停止位的規(guī)定 。 例如用 ASCII碼通信 ， 有效數(shù)據(jù)為 7位 ,加 1個奇偶校驗(yàn)位 、 1個起始位和 1個停止位共 10位 。 當(dāng)然停止位也可大于 1位 。 ② 波特率 (Baudrate)。 波特率就是數(shù)據(jù)的傳送速率 ,即每秒鐘傳送的二進(jìn)制位數(shù) ,單位為位 /秒 。 它與字符的傳送速率 (字符 /秒 )之間存在如下關(guān)系： 波特率 =（ 位 /字符 ） （ 字符 /秒 ） =位 / 要求發(fā)送端與接收端的波特率必須一致 。 第 串行通信 例如 ,假設(shè)字符傳送的速率為 120字符 /秒 ,而每 1個字符為 10位 ,那么傳送的波特率為 10位 /字符 120字符 /秒 =1200位 /秒 =1200波特 每 1位二進(jìn)制位的傳送時間 Td就是波特率的倒數(shù) ，例如上例中 Td=1/1200= 2) 同步傳送 在異步傳送中 ,每 1個字符都要用起始位和停止位作為字符開始和結(jié)束的標(biāo)志 ,占用了一定的時間 。 為了提高傳送速度 ,有時就去掉這些標(biāo)志 ,而采用同步傳送 ,即 1次傳送 1組數(shù)據(jù) 。 在這 1組數(shù)據(jù)的開始處要用同步字符SYN來加以指示 ,如圖 4― 13所示 。 第 串行通信 圖 4―13 同步傳送 第 串行通信 串行通信的數(shù)據(jù)傳送方向有 3種形式 。 (1)單工方式 。 如圖 4― 14(a)所示 ,A端為發(fā)送站 ,B端為接收站 ,數(shù)據(jù)僅能從 A站發(fā)至 B站 。 (2)半雙工方式 。 如圖 4― 14(b)所示 ,數(shù)據(jù)既可從 A站發(fā)送到 B站 ,也可以由 B站發(fā)送到 A站 。 不過在同一時間只能作 1個方向的傳送 。 (3)全雙工方式 。 如圖 4―14(c) 所示 ,每個站 (A、 B)既可同時發(fā)送 ,也可同時接收。 第 串行通信 圖 5― 14 (a)單工方式； (b)半雙工方式； (c)全雙工方式 單工方式 半雙方式 全雙工方式 第 串行通信 計(jì)算機(jī)通信是 1種數(shù)字信號的通信 ,如圖 4― 15所示 。 它要求傳送線的頻帶很寬 ,而在長距離通訊時 ,通常是利用電話線來傳送的 ,該線不可能有這樣寬的頻帶 。如果用數(shù)字信號經(jīng)過傳送線直接通訊 ,信號就會畸變 ,如圖 4― 16所示 。 圖 4―15 通訊信號示意圖 第 串行通信 圖 5― 16 數(shù)字信號通過電話線傳送產(chǎn)生的畸變 第 串行通信 因此要在發(fā)送端用調(diào)制器 (Modulator)把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號 ,在接收端用解調(diào)器 (Demodulator)檢測此模擬信號 ,再把它轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號 ,如圖 4― 17所示 。 FSK(Frequency Shift Keying)是 1種常用的調(diào)制方法 ,它把數(shù)字信號的 “ 1” 與 “ 0” 調(diào)制成不同頻率的模擬信號 ,其工作原理如圖 4― 18所示 。 圖 4―17 調(diào)制與解調(diào)示意圖 第 串行通信 圖 4―18 FSK 調(diào)制法原理圖 第 串行通信 調(diào)制后的信號與數(shù)據(jù)終端連接時 ,經(jīng)常使用 EIA RS232C接口 。 它是目前最常用的 1種串行通信接口 。 這是 1種有 25(或 9個 )個管腳的 D型連接器 ,不但它的每一個管腳的規(guī)定是標(biāo)準(zhǔn)的 ,而且對各種信號的電平規(guī)定也是標(biāo)準(zhǔn)的 ,因而便于互相連接 。 其最基本的最常用的信號規(guī)定如圖 4― 19所示 。 第 串行通信 圖 4―19 RS 232C的引腳圖 第 串行通信 其次 ,標(biāo)準(zhǔn)的另 1個重要的含義是這些信號的電氣性能也是標(biāo)準(zhǔn)的 。 對各種信號的規(guī)定如下： (1) 在 TXD和 RXD線上： MARK(即表示為 1)=3~25V SPACE(即表示為 0)=+3~+25V (2)在 等線上： ON=+3~+25V OFF=3~25V . . . .RT S C T S DSP DT R C D 第 串行通信 圖 4―20 接收器和發(fā)送器電路 第 串行通信 51系列單片機(jī)的串行接口 51系列單片機(jī)內(nèi)部有 1個功能很強(qiáng)的全雙工串行口 ,可同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù) 。 它有 4種工作方式 ,可供不同場合使用 。 波特率可由軟件設(shè)置 ,通過片內(nèi)的定時器 /計(jì)數(shù)器產(chǎn)生 。 接收 、 發(fā)送均可工作在查詢方式或中斷方