08單片機(jī)串行數(shù)據(jù)通信技術(shù)(已修改)
2025-01-31 17:31 本頁(yè)面
【正文】 單片機(jī)串行數(shù)據(jù)通信技術(shù)第八章教學(xué)內(nèi)容 串行通信基 礎(chǔ) 知 識(shí) MCS51的串行口及控制寄存器 MCS51串行通信工作方式及其 應(yīng) 用 單 片機(jī)多機(jī)通信 PC機(jī)與 8051間 的通信一、數(shù)據(jù)通信的概念 在實(shí)際工作種，計(jì)算機(jī)的 CPU與外部設(shè)備之間常常要進(jìn)行信息交換，一臺(tái)計(jì)算機(jī)與其他計(jì)算機(jī)也往往要交換信息，所有這些信息交換均可稱為 通信 。通信實(shí)際上也是計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)的傳送。數(shù)據(jù)通信方式有兩種： 并行數(shù)據(jù)通信 和 串行數(shù)據(jù)通信串行數(shù)據(jù)通信 ，如下圖所示。串行數(shù)據(jù)通信是指數(shù)據(jù)按位順序進(jìn)行傳送的通信方式。其特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)傳送是一位一位進(jìn)行傳送的，最少只需一根傳輸線即可完成，成本低但速度慢。計(jì)算機(jī)與外界的數(shù)據(jù)傳送大多數(shù)是串行的，其傳送的距離可以從幾 m到幾千 km。下圖 兩種通信方式連接并行數(shù)據(jù)傳送是指數(shù)據(jù)的各位同時(shí)進(jìn)行傳送的通信方式。其特點(diǎn)是：各數(shù)據(jù)位同時(shí)傳送，傳送速度快、效率高。但并行數(shù)據(jù)傳送有多少數(shù)據(jù)位就需多少根數(shù)據(jù)線，因此傳送成本高。并行數(shù)據(jù)傳送的距離通常小于 30m，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳送都是并行的 。 串行通信基礎(chǔ)知識(shí)圖 81 兩種通信方式連接 串行通信基礎(chǔ)知識(shí)一、異步串行通信的字符格式 異步串行通信以字符為單位，即 一個(gè)字符一個(gè)字符的傳送 。 幀圖 5?15異步串行通信的字符格式起始位數(shù)據(jù)位 [0~（ n?1）位 ]奇偶位 停止位 起始位位時(shí)間 串行通信基礎(chǔ)知識(shí) ⑶ 奇偶效驗(yàn)位 —— 用于對(duì)字符的傳送作正確性檢查，因此奇偶效驗(yàn)位是可選擇的，共有 3種可能，即 奇效驗(yàn)、偶效驗(yàn)和無效驗(yàn) ，由用戶根據(jù)需要選定。 ⑴ 起始位 —— 開始一個(gè)字符的傳送的標(biāo)志位。起始位使數(shù)據(jù)線處于 “0”狀態(tài)。 ⑵ 數(shù)據(jù)位 —— 起始位之后傳送的數(shù)據(jù)信號(hào)位。在數(shù)據(jù)位中，低位在前 （左） 高位在后 （右）。由于字符編碼方式的不同，數(shù)據(jù)位可以是 7或 8位。 ⑷ 停止位 —— 用以標(biāo)志一個(gè)字符的 結(jié)束 ，它對(duì)應(yīng)于 “1”狀態(tài)。停止位在一幀的最后，它可能是 2位，在實(shí)際中根據(jù)需要確定。 串行通信基礎(chǔ)知識(shí)⑸ 位時(shí)間 —— 一個(gè)格式位的時(shí)間寬度。 ⑹ 幀（ frame） —— 從起始位開始到停止位結(jié)束的全部?jī)?nèi)容稱之為一幀 。 幀是一個(gè)字符的完整通信格式 ，因此也就把串行通信的字符格式稱之為幀格式。 串行通信基礎(chǔ)知識(shí)同步通信下圖 同步通信的數(shù)據(jù)格式 同步通信中，在數(shù)據(jù)開始傳送前用同步字符來指示（常約定 1～ 2個(gè)），并由時(shí)鐘來實(shí)現(xiàn)發(fā)送端和接收端同步，即檢測(cè)到規(guī)定的同步字符后，下面就連續(xù)按順序傳送數(shù)據(jù)，直到通信告一段落。同步傳送時(shí)，字符與字符之間沒有間隙，也不用起始位和停止位，僅在數(shù)據(jù)塊開始時(shí)用同步字符 SYNC來指示，其數(shù)據(jù)格式如圖 83所示。 同步字符的插入可以是單同步字符方式或雙同步字符方式，如圖 83所示，然后是連續(xù)的數(shù)據(jù)塊。同步字符可以由用戶約定，當(dāng)然也可以采用 ASCII碼中規(guī)定的 SYN代碼，即 16H。按同步方式通信時(shí)，先發(fā)送同步字符，接收方檢測(cè)到同步字符后，即準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。二、同步串行通信 串行通信基礎(chǔ)知識(shí)圖 83 同步通信的數(shù)據(jù)格式 在同步傳送時(shí)，要求用時(shí)鐘來實(shí)現(xiàn)發(fā)送端與接收端之間的同步。為了保證接收正確無誤，發(fā)送方除了傳送數(shù)據(jù)外，還要把時(shí)鐘信號(hào)同時(shí)傳送。 同步傳送的優(yōu)點(diǎn)是可以提高傳送速率（達(dá) 56kbps或更高），但硬件比較復(fù)雜。 串行通信基礎(chǔ)知識(shí)三、串行通信的數(shù)據(jù)通路形式 單工（ Simplex）形式單工形式的數(shù)據(jù)傳送是 單向的 ，通信雙方中一方固定為接收端。單工形式的串行通信，只需要一條數(shù)據(jù)線，如圖所示 數(shù)據(jù)線 2接收發(fā)送端 接收發(fā)送端數(shù)據(jù)線 1全雙工形式串行通信數(shù)據(jù)線接收發(fā)送端接收發(fā)送端半雙工形式串行通信發(fā)送端 接收端數(shù)據(jù)線單工形式串行通信 串行通信基礎(chǔ)知識(shí)半雙工（ Halfduplex）形式半雙工形式的數(shù)據(jù)傳送也是 雙向的 ，但 任何時(shí)刻只能由其中的一方發(fā)送數(shù)據(jù)，另一方接收數(shù)據(jù) 。因此半雙工形式既可以使用一條數(shù)據(jù)線，也可以使用兩條數(shù)據(jù)線，如上圖所示。全雙工（ Fullduplex）形式全雙工形式的數(shù)據(jù)傳送是 雙向的 ，且可以 同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù) ，因此全雙工形式的串行通信需要兩條數(shù)據(jù)線，如上圖所示。 串行通信基礎(chǔ)知識(shí)四、異步串行通信的信號(hào)形式 近程通信 近程通信又稱本地通信。 近程通信采用 數(shù)字信號(hào) 直接傳送形式，即在傳送過程中 不改變?cè)瓟?shù)據(jù)代碼的波形和頻率。 這種數(shù)據(jù)傳送方式稱之為 基帶傳送方式 。 計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)信號(hào)是 TTL電平標(biāo)準(zhǔn)，而通信線上的數(shù)據(jù)信號(hào)卻是 RS?232C電平標(biāo)準(zhǔn)。然而，盡管電平標(biāo)準(zhǔn)不同，但 數(shù)據(jù)信號(hào)的波形和頻率并沒有改變 。近程串行通信只需用傳輸線 把兩端的接口電路直接連起來 即可實(shí)現(xiàn)，既方便又經(jīng)濟(jì)。 串行通信基礎(chǔ)知識(shí)寄存器 串行接口TTL電平寄存器 串行接口TTL電平計(jì)算機(jī) A計(jì)算機(jī) BRS232電平標(biāo)準(zhǔn)近程串行通信 串行通信基礎(chǔ)知識(shí)遠(yuǎn)程通信在遠(yuǎn)程串行通信中，應(yīng)使用 專用的通信電纜 ，但出于經(jīng)濟(jì)上的考慮也可以使用電話線作為傳輸線。 數(shù)字信號(hào)計(jì)算機(jī) MODEM 計(jì)算機(jī)電話線MODEM圖 5?17遠(yuǎn)程串行通信模擬信號(hào) 數(shù)字信號(hào)遠(yuǎn)距離直接傳送數(shù)字信號(hào)，信號(hào)會(huì)發(fā)生畸變，因此要 把數(shù)字信號(hào)變?yōu)槟M信號(hào)再進(jìn)行傳送 。信號(hào)形式的轉(zhuǎn)變通常使用 頻率調(diào)制法，即 以不同頻率的載波信號(hào)代表數(shù)字信號(hào)的兩種不同電平狀態(tài) 。這種數(shù)據(jù)傳送方式就稱為 頻帶傳送 方式。 串行通信基礎(chǔ)知識(shí) 五、波特率和接收 /發(fā)送時(shí)鐘（一）波特率波特率，即數(shù)據(jù)傳送速率，表示每秒鐘傳送二進(jìn)制代碼的位數(shù)，它的單位是位 /秒（ bps）。波特率對(duì)于 CPU與外界的通信是很重要的。假設(shè)數(shù)據(jù)傳送速率是 120bps，而每個(gè)字符格式包含 10個(gè)代碼位（ 1個(gè)起始位、 1個(gè)終止位、 8個(gè)數(shù)據(jù)位），這時(shí)傳送的波特率為： l0l20bps=1 200bps 每
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