【正文】 DUCER TECHNOLOGY。感謝我的班主任 朱杰 老師 以及各位 任課老師 ，謝謝 您 們 在這四年中為我們?nèi)嗨龅囊磺校?您們 不求回報(bào)，無(wú)私奉獻(xiàn)的精神很讓我感動(dòng)，再次向 您們 表示由衷的感謝。作為一種基本而又靈活方便的通信方式，串口通信被廣泛應(yīng)用于 PC與 PC或者 PC與單 片機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換以及其他工業(yè)控制與自動(dòng)控制中。 putchar( 2) 。0x20。 int s。 CH375 接收到上位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)或者發(fā)送完給上位機(jī)的數(shù)據(jù)后，以中斷方式通知單片機(jī)。 （ 8）當(dāng)信號(hào)再次變?yōu)榈蜁r(shí)，開始進(jìn)入下一幀的檢測(cè)。 （ 3）接收端檢測(cè)到起始位后，隔 16 個(gè)接收時(shí)鐘，對(duì)輸入 信號(hào)檢測(cè)一次，把對(duì)應(yīng)的值作為 D0位數(shù)據(jù)。 圖 41 RS 232C 接口引腳信號(hào)定義 2． RS232 的不足： 由于 RS232 接口標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)較早，難免有不足之處，主要有以下四點(diǎn)： （ 1）接口的信號(hào)電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因?yàn)榕c TTL電平不兼容故需使用電平轉(zhuǎn)換電路方能與 TTL 電路連接。 PC 機(jī) 串行通信接口標(biāo)準(zhǔn) RS232C PC 機(jī)上均帶有標(biāo)準(zhǔn)的 RS 232C 接口。在這樣的系統(tǒng)中 , 以單片機(jī)為核心的智能測(cè)控儀表 ( 從機(jī) ) 作為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控設(shè)備 , 完成數(shù)據(jù)的采集、處理和控制各種任務(wù) , 同時(shí)將數(shù)據(jù)傳給 PC 機(jī) ( 主機(jī) ) , PC 機(jī)將這些數(shù)據(jù)加工處理后 , 進(jìn)行顯示、打印報(bào)表等 。 低速操作還有其它的限制 ： (1)數(shù)據(jù)包最大限制為 8個(gè)字節(jié) 。對(duì)于發(fā)送者來(lái)說，在接收到 NAK時(shí)或在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有接收到 ACK，則將上一次的數(shù)據(jù)重發(fā)。 接收者的序列位只有當(dāng)接收到一個(gè)正確的數(shù)據(jù)包時(shí) (包括正確的 PID)才能被觸發(fā) 。 圖 給出了設(shè)置操作的細(xì)節(jié) ， 如果數(shù)據(jù)沒有正確接收 ， 那么設(shè)備就會(huì)忽略它 ， 而且不返回應(yīng)答包 。 Handshake 用來(lái)報(bào)告數(shù)據(jù)傳輸?shù)臓顟B(tài) 。 如果一個(gè)包被解碼為 Token包但是并沒有在 3個(gè)字節(jié)時(shí)間內(nèi)以 EOP結(jié)束 ， 它就會(huì)被看作非法或被忽略 。 幀號(hào)域 (Frame Number Field)： 這是一個(gè) 11位的域 ， 指明了目前幀的排號(hào) ，每過一幀 (1ms)這個(gè)域的值加 1， 到達(dá)最大值 XFF 后返回 0。 外設(shè)地址域 (ADDR)指定了外設(shè) ， 它根據(jù) PID 所說明的令牌 的類型 ， 指明了外設(shè)是數(shù)據(jù)包的發(fā)送者或接收者 。 SYNC 的最后兩位作為一個(gè)記號(hào)表明PID 域 (標(biāo)識(shí)域 )的開始 。 所有的設(shè)備都有上行的接口 。 圖 描述了 USB 的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ， 從中可以看出每一段的連接都是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的 。 USB將其有效的帶寬分成各個(gè)不同的幀 (frame)， 每幀通常是 1ms時(shí)間長(zhǎng) 。 同步數(shù)據(jù)要求確定的帶寬值和確定的最大傳輸次數(shù) 。 7. USB的端口具有很靈活的擴(kuò)展性 ， 一個(gè) USB 端口串接上一個(gè) USB Hub 就可以擴(kuò)展為多個(gè) USB端口 。 USB的系統(tǒng)只有一個(gè)端口和一個(gè)中斷 ， 節(jié)省了系統(tǒng)資源 。通過控制管道可以獲取完全描述 USB設(shè)備的信息，包括：設(shè)備類型、電源管理、配置、端點(diǎn)描述等等只要設(shè)備連接到 USB上并且上電端點(diǎn) 0就可以被訪問與 之對(duì)應(yīng)的控制管道就存在了。端點(diǎn)必須在設(shè)備配置后才能生效 (端點(diǎn) 0除外 )。 同時(shí) USB 總線的應(yīng)用可以清除 PC 上過多的 I/O 端口 ， 而以一個(gè)串行通道取代 ， 使 PC 與外設(shè)之間的連接更容易 ?？梢栽诎l(fā)送器和接收器之間提供一條獨(dú)立的時(shí)鐘線路，由線路的一端（發(fā)送器或者接收器）定期地在每個(gè)比特時(shí)間中向線路發(fā)送一個(gè)短脈沖信號(hào)，另一端則將這些有規(guī)律的脈沖作為時(shí)鐘。例如，計(jì)算機(jī)與 Modem 之間的通信就是采用這種方式。起始位對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制值 0，以低電平表示，占用 1 位寬度。這種方式要求通訊雙方均有發(fā)送器和接收器，同時(shí)，需要2 根數(shù)據(jù)線傳送數(shù)據(jù)信號(hào)。收 /發(fā)開關(guān)實(shí)際上是由軟件控制的電子開關(guān)。如果在任意時(shí)刻，線路上存在 A 到 B 和 B到 A 的雙向信號(hào)傳輸，則稱為全雙工。 （ 5） 并行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)寬度可以是 1~128 位，甚至更寬，但是有多少數(shù)據(jù)位就需要多少根數(shù)據(jù)線，因此傳輸?shù)某杀据^高。如果一組數(shù)據(jù)的各數(shù)據(jù)位在多條線上同時(shí)被傳送，這種傳輸被稱為并行通信，如圖 23 所示。 注意：大多數(shù)串 行設(shè)備傳輸七，八位數(shù)據(jù)。其他可以在任何時(shí)間發(fā)送或接收被稱為單雙工。相反，一個(gè)并行端口一次發(fā)送和接收 8 位數(shù)據(jù) ，使用 8 個(gè)單獨(dú)的電線。 因此如何實(shí)現(xiàn) PC機(jī)與單片機(jī)之間的通訊具有非常重要的 現(xiàn)實(shí)意義。串行通信是指一條信息額各位數(shù)據(jù)被逐位按順序傳送的通信方式。 本設(shè)計(jì)主要介紹如何使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)與一臺(tái)單片機(jī)通過 USB 接口實(shí)現(xiàn) 串行通信。串行通信因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、執(zhí)行速度快、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集和過程控制等領(lǐng)域。而在現(xiàn)在的大多數(shù)筆記本電腦中，出于節(jié)省物理空間和用處不大等原因，RS232(DB9)串口已不再設(shè)置，這就約束了基于 RS232(DB9)串口與 PC 機(jī)聯(lián)絡(luò)的單片機(jī)設(shè)備的使用范圍。 （一） 串 行通信 串行通信的設(shè)備是最古老的溝通機(jī)制之一。使用串行端口，你可以連接到調(diào)制解調(diào)器，鼠標(biāo)或設(shè)備等作為一個(gè)橋梁 /路由器配置的目的 。一個(gè)停止位可以是一位，一個(gè)半位，或兩位。 大多數(shù)串行端口使用 RS232C 標(biāo)準(zhǔn) ,它指定了一個(gè)連接器 25 針或 9 針 ，如圖22 所示 。 （ 2） 微機(jī)系統(tǒng)中最基本的信息交換方式。 成都理工大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 （ 10） 并行數(shù)據(jù)傳輸只適用于近距離的通信，通常傳輸距離小于 30米 。但單工目前已很少采用，下面僅介紹前兩種方式。 （二） 全雙工方式 當(dāng)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收分流，分別由兩根不同的傳輸線傳送時(shí)，通信雙方都能在同一時(shí)刻進(jìn)行發(fā)送和接收操作， 這樣的傳送方式就是全雙工制，如圖 25 所示。為了解決以上問題，串行傳輸可采用以下兩種 方法：異步傳輸和同步傳輸。發(fā)送端與接收端除了采用相同的數(shù)據(jù)格式 (字符的位數(shù)、停止位的位數(shù)、有無(wú)校驗(yàn)位及校驗(yàn)方式等 )外，還應(yīng)當(dāng)采用相同的傳輸速率。所謂同步傳輸是指數(shù)據(jù)塊與數(shù)據(jù)塊之間的時(shí)間間隔是固定的，必須嚴(yán)格地規(guī)定它們的時(shí)間關(guān)系。（ 注在 1999 年 2 月發(fā)布的 USB 規(guī)范版本 草案中 ， 已建議將 12Mbps的帶寬提升到 120240Mbps。在 USB系統(tǒng)中，每一個(gè)端點(diǎn)都有唯一的地址，這是由設(shè)備地址和端點(diǎn)號(hào)給出的。一旦設(shè)備被配置，管道就存在了。最上層就是 USB 設(shè)備所提供的功能，比如鼠標(biāo)或鍵盤等。 5. USB 提供全速 12Mbps的速率和低速 的外設(shè) ， 480Mbps的高速傳輸速率 。 (isochronous)方式 ： 傳輸同步傳輸提供了確定的帶寬和間隔時(shí)間latency)。 (bulk)傳輸 ： 主要應(yīng)用在數(shù)據(jù)大量傳輸傳輸和接受數(shù)據(jù)上 ， 同時(shí)又沒有帶寬和間隔時(shí)間要求的情況下 ， 要求保證傳輸 。 PC 機(jī)就是主機(jī)和根 Hub， 用戶可以將外設(shè)或附加的 Hub 與之相連 。 這主要是由于信號(hào)衰減的限制 。然后在令牌中指定的數(shù)據(jù)發(fā)送者發(fā)出一個(gè)數(shù)據(jù)包或者指出它沒有數(shù)據(jù)可以傳輸。 如果外設(shè)接收到一個(gè) PID， 它所指明的操作類型或者方向不被支持 ， 外設(shè)將不作出響應(yīng) 。 所有的設(shè)備必須支持一個(gè)控制端點(diǎn) 0(endpoint0)。 其中 IN、 OUT、 SETUP 的格式如圖 所示 。 這兩種包的定義是為 了支持?jǐn)?shù)據(jù)觸發(fā)同步 。 特殊包 （ Special） :PID 名稱為 PRE（ preamble） ,用于低速操作的情形 三． 總線操作的格式 批操作 bulk transaction： 批操作包括令牌 、 數(shù)據(jù) 、 應(yīng)答三個(gè)階段 ， 如圖 所示 。 另外它也不支持?jǐn)?shù)據(jù)的觸發(fā)同步與重試 。如果數(shù)據(jù)不能接收，則必須發(fā)送 NAK。 主機(jī)在發(fā)送完 PRE包后 ， 必須等待至少 4位的時(shí)間 ， 而在這個(gè)期間 ， Hub完成必要的設(shè)置 ， 使之能接收低速的信號(hào) 。 USB 這種檢查錯(cuò)誤的能力包括 ： PID 檢驗(yàn) 、 CRC 檢驗(yàn) 、 總線時(shí)間溢出以及 EOP錯(cuò)誤檢驗(yàn)等等 。由于 AT89C51 單片機(jī)具有集成度高、面向控制、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜等諸多優(yōu)點(diǎn) , 因而在智能化儀器儀表、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)測(cè)量等方面有著廣泛的應(yīng)用。 的接口信號(hào)： RS 232C 采用負(fù)邏輯 , 用 5~ 15V 表示邏輯 / l0, 用 + 5~ + 15V 表示邏輯 / 00。 RS232 采用的 是異步通信 。若沒有錯(cuò)誤，對(duì)全部數(shù)據(jù)位進(jìn)行奇偶校驗(yàn)，無(wú)校驗(yàn)錯(cuò)時(shí)，把數(shù)據(jù)位從移位寄存器中送數(shù)據(jù)輸入寄存器。 當(dāng) A0 為低電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)端口，單片機(jī)通過 8 位并口對(duì) CH375 進(jìn)行讀寫數(shù)據(jù)；為高電平時(shí)選擇命令端口，可以向其寫入命令。在設(shè)計(jì) PC 機(jī)與單片機(jī)通信程序時(shí) , 應(yīng)首先明確數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議 , 例如 : 數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸袷?、波特率?PC 機(jī)與單片機(jī)在實(shí)現(xiàn)異步通信時(shí)的工作方式等。 / * 8 位數(shù)據(jù) , 1 位停 止位 * / outportb( 0x3fc, 0x03) 。0x01) = = 0) goto waitok。 成都理工大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 結(jié) 論 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)尤其是單片微型機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們已越來(lái)越多地采用單片機(jī)來(lái)對(duì)一些工業(yè)控制系統(tǒng)中如溫度、流量和壓力等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和控制。同時(shí) ,Windows 環(huán)境下后臺(tái)微機(jī)在數(shù)據(jù)庫(kù)管理上具有明顯的優(yōu)勢(shì)，二者結(jié)合，使得單片機(jī)的應(yīng)用已不僅僅局限于傳統(tǒng)意義上的自動(dòng)監(jiān)測(cè)或控制，而形成了向以網(wǎng)絡(luò)為核心的分布式多點(diǎn)系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。2021 15(1). [6]Allen Denver Serial Communications in Win32[EB/OL].December 11, 1995. [7]陳再清 微機(jī) — 單片機(jī)通信淺談 電氣時(shí)代期刊論文 2021. [8]王紹偉、巫丹， 8C951 單片機(jī) USB 接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2021. [9]袁新艷 計(jì)算機(jī)外設(shè)與接口技術(shù) 高等教育出版社 2021. [10] 南 京 沁 恒 電 子 有 限 公 司 . USB 總 線 接 口 芯 片 CH375 2021. [11]李朝青 單片機(jī)原理與接口技術(shù) [M].簡(jiǎn)明修訂版 .北京：北京航空航天大學(xué)出版 2021. [12]董建國(guó)、戚云軍、何云蘭，基于 USB 總線的 PC 機(jī)與單片機(jī)的通信 道客巴巴期刊論文 2021. [13]謝其中 微型計(jì)算機(jī)常用外部設(shè)備 [M].4 版 .武漢：華中科技大學(xué)出版社 2021. [14]（美）李（ Lee, ） C與 網(wǎng)絡(luò)通信開發(fā)實(shí)戰(zhàn) 著 /田國(guó)發(fā)，吳蘭陡譯 人民郵電出版社 2021 。 在進(jìn)行論文撰寫的時(shí)候，我的指導(dǎo)老師朱杰老師給予了很大的幫助，介紹了很多很有參考價(jià)值 的 資料， 他 淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)，育人求實(shí)的工作態(tài)度都體現(xiàn)在這次設(shè)計(jì)的指導(dǎo)中 ； 另外系上其他老師和同學(xué)都給了我大力支持和幫助，對(duì)這些老師和同學(xué)表示 誠(chéng)摯的謝意； 求學(xué)歷程是艱苦的，但又是快樂的。 串行通信端口在系統(tǒng)控制的范疇中一直 占據(jù)著及其重要的地位，它不僅沒有因?yàn)闀r(shí)代的進(jìn)步而遭淘汰，反而在規(guī)格上越來(lái)越完善，應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。 printf(