【文章內容簡介】 口通信已經用得較少，因此我們在這里也僅做簡單介紹，大家只需了解即可。并行通信控制簡單、相對傳輸速度快，但由于傳輸線較多，長距離傳送時成本高且收發(fā)方的各位同時接收存在困難。 串行通信是將數據字節(jié)分成一位一位的形式在一條傳輸線上逐個地傳送，此時只需要一條數據線，外加一條公共信號地線和若干控制信號線。因為一次只能傳送一位，所以對于一個字節(jié)的數據，至少要分8位才能傳送完畢。 串行通信的必要過程是：發(fā)送時，要把并行數據變成串行數據發(fā)送到線路上去，接收時，要把串行信號再變成并行數據，這樣才能被計算機及其他設備處理。 串行通信傳輸線路少，長距離傳送時成本低，且可以利用電話網等現成的設備，但數據的傳送控制比并行通信復雜。串行通信又有兩種方式：異步串行通信和同步串行通信。 3. 異步串行通信方式異步串行通信是指通信的發(fā)送與接收設備使用各自的時鐘控制數據的發(fā)送和接收過程。為使雙方收、發(fā)協調，要求發(fā)送和接收設備的時鐘盡可能一致。異步通信是以字符（構成的幀）為單位進行傳輸，字符與字符之間的間隙（時間間隔）是任意的，但每個字符中的各位是以固定的時間傳送的，即字符之間不一定有“位間隔”的整數倍關系，但同一字符內的各位之間的距離均為“位間隔”的整數倍。異步通信一幀字符信息由4部分組成：起始位、數據位、奇偶校驗位和停止位。有的字符信息也有帶空閑位形式，即在字符之間有空閑字符。異步通信的特點：不要求收發(fā)雙方時鐘的嚴格一致，實現容易，設備開銷較少，但每個字符要附加2～3位，用于起止位、校驗位和停止位，各幀之間還有間隔，因此傳輸效率不高。在單片機與單片機之間，單片機與計算機之間通信時，通常采用異步串行通信方式。4. 同步串行通信方式： 同步通信時要建立發(fā)送方時鐘對接收方時鐘的直接控制，使雙方達到完全同步。此時，傳輸數據的位之間的距離均為“位間隔”的整數倍，同時傳送的字符間不留間隙，即保持位同步關系，也保持字符同步關系。發(fā)送方對接收方的同步可以通過外同步和自同步兩種方法實現。：SYNSYNSOH標題STX數據塊ETB/ETX塊校驗 面向字符的同步格式 此時，傳送的數據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。上圖中幀頭為1個或2個同步字符SYN（ASCII碼為16H）。SOH為序始字符（ASCII碼為02H），表示傳送的數據塊開始。數據塊是傳送的正文內容，由多個字符組成，數據塊后面是組終字符ETB（ASCII碼為17H）或文終字符ETX（ASCII碼為03H），然后是校驗碼，典型的面向字符的同步規(guī)程如IBM的二進制同步規(guī)程BSC。 面向位的同步格式 此時，將數據塊看做數據流，并用序列01111110作為開始和結束標志。為了避免在數據流中出現序列01111110時引起的混亂，發(fā)送方總是在其發(fā)送的數據流中每出現5個連續(xù)的1就插入一個附加的0；接收方則每檢測到5個連續(xù)的1并且其后有一個0時，就刪除該0。 典型的面向位的同步協議如ISO的高級數據鏈路控制規(guī)程HDLC和IBM的同步數據鏈路控制規(guī)程SDLC。面向位的同步通信的特點是以特定的位組合01111110作為幀的開始和結束標志，所傳輸的一幀數據可以是任意位。它傳輸的效率較高，但實現的硬件設備比異步通信復雜。（1）單工。單工是指數據傳輸僅能沿一個方向，不能實現反向傳輸。（2）半雙工。半雙工是指數據傳輸可以沿兩個方向，但需要分時進行。（3）全雙工。全雙工是指數據可以同時進行雙向傳輸。 （1）奇偶校驗在發(fā)送數據時，數據位尾隨的1位為奇偶校驗位（1或0）。奇校驗時，數據中1的個數與校驗位1的個數之和應為奇數；偶校驗時，數據中1的個數與校驗位1的個數之和應為偶數。接收字符時，對1的個數進行校驗，若發(fā)現不一致，則說明傳輸數據過程中出現了差錯。 （2）代碼和校驗代碼和校驗是發(fā)送方將所發(fā)數據塊求和（或各字節(jié)異或），產生一個字節(jié)的校驗字符（校驗和）附加到數據塊末尾。接收方接收數據時同時對數據塊（除校驗字節(jié)外）求和（或各字節(jié)異或），將所得的結果與發(fā)送方的“校驗和”進行比較，相符則無差錯，否則即認為傳送過程中出現了差錯。 （3）循環(huán)冗余校驗這種校驗是通過某種數學運算實現有效信息與校驗位之間的循環(huán)校驗，常用于對磁盤信息的傳輸、存儲區(qū)的完整性校驗等。這種校驗方法糾錯能力強，廣泛應用于同步通信中。 串行接口按電氣標準及協議來分包括RS232C、RS42RS485等。RS232C、RS422與RS485標準只對接口的電氣特性做出規(guī)定，不涉及接插件、電纜或協議。RS232也稱標準串口，最常用的一種串行通訊接口。它是在1970年由美國電子工業(yè)協會（EIA）聯合貝爾系統、調制解調器廠家及計算機終端生產廠家共同制定的用于串行通訊的標準。它的全名是“數據終端設備（DTE）和數據通訊設備（DCE）之間串行二進制數據交換接口技術標準”。傳統的RS232C接口標準有22根線，采用標準25芯D型插頭座（DB25），后來使用簡化為9芯D型插座（DB9），現在應用中25芯插頭座已很少采用。RS232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。由于其發(fā)送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約15米，最高速率為20kb/s。RS232是為點對點（即只用一對收、發(fā)設備）通訊而設計的，其驅動器負載為3～7kΩ。所以RS232適合本地設備之間的通信。RS422標準全稱是“平衡電壓數字接口電路的電氣特性”，它定義了接口電路的特性。典型的RS422是四線接口。實際上還有一根信號地線，共5根線。其DB9連接器引腳定義。由于接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅動器比RS232更強的驅動能力，故允許在相同傳輸線上連接多個接收節(jié)點，最多可接10個節(jié)點。即一個主設備（Master），其余為從設備（Slave），從設備之間不能通信，所以RS422支持點對多的雙向通信。接收器輸入阻抗為4k，故發(fā)端最大負載能力是104k+100Ω（終接電阻）。RS422四線接口由于采用單獨的發(fā)送和接收通道，因此不必控制數據方向，各裝置之間任何必須的信號交換均可以按軟件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一對單獨的雙絞線）實現。RS422的最大傳輸距離為1219米，最大傳輸速率為10Mb/s。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能達到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mb/s。RS485是從RS422基礎上發(fā)展而來的，所以RS485許多電氣規(guī)定與RS422相仿。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻等。RS485可以采用二線與四線方式，二線制可實現真正的多點雙向通信，而采用四線連接時，與RS422一樣只能實現點對多的通信，即只能有一個主（Master）設備，其余為從設備，但它比RS422有改進，無論四線還是二線連接方式總線上可多接到32個設備。RS485與RS422的不同還在于其共模輸出電壓是不同的，RS485是7V至+12V之間，而RS422在7V至+7V之間，RS485接收器最小輸入阻抗為12kΩ、RS422是4kΩ；由于RS485滿足所有RS422的規(guī)范，所以RS485的驅動器可以用在RS422網絡中應用。RS485與RS422一樣，其最大傳輸距離約為1219米，最大傳輸速率為10Mb/s。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用規(guī)定最長的電纜長度。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長雙絞線最大傳輸速率僅為1Mb/s1. 串行口結構51單片機的串行口是一個可編程全雙工的通信接口，具有UART（通用異步收發(fā)器）的全部功能，能同時進行數據的發(fā)送和接收，也可以作為同步移位寄存器使用。51單片機的串行口主要由兩個獨立的串行數據緩沖寄存器SBUF（一個發(fā)送緩沖寄存器，一個接收緩沖寄存器）和發(fā)送控制器、接收控制器、輸入移位寄存器及若干控制門電路組成。51單片機可以通過特殊功能寄存器SBUF對串行接收或串行發(fā)送寄存器進行訪問，兩個寄存器共用一個地址99H，但在物理上是兩個獨立的寄存器，由指令操作決定訪問哪一個寄存器。執(zhí)行寫指令時，訪問串行發(fā)送寄存器；執(zhí)行讀指令時，訪問串行接收寄存器。接收器具有雙緩沖結構，即在從接收寄存器中讀出前一個已收到的字節(jié)之前，便能接收第二個字節(jié)，如果第二個字節(jié)已經接收完畢，第一個字節(jié)還沒有讀出，則將丟失其中一個字節(jié)，編程時應該引起注意。對于發(fā)送器，因為數據是由CPU控制和發(fā)送的，所以不需要考慮。與串行口緊密相關的一個特殊功能寄存器是串行口控制寄存器SCON，它用來設定串行口的工作方式、接收/發(fā)送控制以及設置狀態(tài)標志等。知識點：串行口控制寄存器SCON在特殊功能寄存器中，字節(jié)地址為98H，可位尋址，SCON用以設定串行口的工作方式、接收/發(fā)送控制以及設置狀態(tài)標志等。單片機復位時SCON全部被清0。 串行口控制寄存器SCON位序號D7D6D5D4D3D2D1D0位符號SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISM0,SM1—工作方式選擇位。串行口有4種工作方式，它們由SM0，SM1設定。 串行口工作方式SM0SM1方式功能說明000同步移位寄存器方式（通常用于擴展I/O口）01110位異步收發(fā)（8位數據），波特率可變（由定時器1的溢出率控制）10211位異步收發(fā)（9位數據），波特率固定11311位異步收發(fā)（9位數據），波特率可變（由定時器1的溢出率控制）SM2—多機通信控制位 SM2主要用于方式2和方式3。當接收機的SM2=1時，可以利用收到的RB8來控制是否激活RI（RB8=0時不激活RI，收到的信息丟棄；RB8=1時收到的數據進入SBUF，并激活RI，進而在中斷服務中將數據從SBUF讀走）。當SM2=0時，不論收到的RB8是0還是1，均可以使收到的數據進入SBUF，并激活RI（即此時RB8不具有控制RI激活的功能）。通過控制SM2，可以實現多機通信。在方式0時，SM2必須是0。在方式1時，若SM2=1，則只有接收到有效停止位時，RI才置1。REN—允許串行接收位。 REN=1：允許串行口接收數據；REN=0：禁止串行口接收數據。TB8—方式2,3中發(fā)送數據的第9位。 在方式2或方式3中，是發(fā)送數據的第9位，可以用軟件規(guī)定其作用?？梢杂米鰯祿钠媾夹ｒ炍?，或在多機通信中，作為地址幀/數據幀的標志位。在方式0和方式1中，該位未用。RB8—方式2,3中接收數據的第9位。 在方式2或方式3中，是接收數據的第9位，可作為奇偶校驗位或地址幀/數據幀的標志位。在方式1時，若SM2=0，則RB8是接收到的停止位。TI—發(fā)送中斷標志位。 在方式0時，當串行發(fā)送第8位數據結束時，或在其他方式，串行發(fā)送停止位的開始時，由內部硬件使TI置1，向CPU發(fā)出中斷申請。在中斷服務程序中，必須用軟件將其清0，取消此中斷申請。RI—接收中斷標志位。在方式0時，當串行接收第8位數據結束時，或在其他方式，串行接收停止位的中間時，由內部硬件使RI置1，向CPU發(fā)出中斷申請。也必須在中斷服務程序中，用軟件將其清0，取消此中斷申請。2. 串口方式簡介 在這里對串口4種方式僅做簡單介紹。 （1）方式0。方式0時，串行口為同步移位寄存器的輸入/輸出方式，主要用于擴展并行輸入或輸出口。數據由RXD（）引腳輸入或輸出，同步移位脈沖由TXD（）引腳輸出。發(fā)送和接收均為8位數據，低位在先，高位在后，波特率固定為。 （2）方式1。方式1是10位數據的異步通信口，其中1位起始位，8位數據位，1位停止位。TXD（)為數據發(fā)送引腳，RXD（）為數據接收引腳。其傳輸波特率是可變的，對于51單片機，波特率由定時器1的溢出率決定。通常我們在做單片機與單片機串口通信、單片機與計算機串口通信、計算機與計算機串口通信時，基本都選擇方式1，因此這種方式大家務必要完全掌握。 （3）方式2，3。方式2,3時為11位數據的異步通信口。TXD（）為數據發(fā)送引腳，RXD（）為數據接收引腳。這兩種方式下，起始位1位，數據9位（含1位附加的第9位，發(fā)送時為SCON中的TB8，接收時為RB8），停止位1位，一幀數據為11位。方式2的波特率固定為晶振頻率的1/64或1/32，方式3的波特率由定時器T1的溢出率決定。（4）方式2和方式3的差別僅在于波特率的選取方式不同，在兩種方式下，接收到的停止位與SBUF，RB8及RI都無關。 在串行通信中，收發(fā)雙方的波特率必須保持一致。通過軟件可設定串行口的4種工作方式，并確定每種方式的波特率。 （1）方式0的波特率是固定的，為單片機晶振頻率的1/12，即BR=/12。 如=6MHz，則波特率500kbit/s；如=12MHz，則波特率為1Mbit/s。 （2）方式2的波特率也是固定的，且有兩種。一種是晶振頻率的1/32，另一種是晶振頻率的1/64，即/32和/64。如用公式表示為：BR=/32或BR=/64 式中，SMOD為特殊功能寄存器PCON串行口波特率系數的控制位，SMOD=1表示波特率加倍。注意，PCON不能使用位尋址，只能對其進行字節(jié)操作。如12M晶振系統中，若SMOD=0，則波特率=。SMOD=1，則波特率375kbit/s。 （3）方式1和方式3的波特率是可變的，其波特率由定時器1的計數溢出（對80C52來說，也可使用定時器2的計數溢出）決定，公式為：BR=（）/32式中定時器1溢出率計算公式為：=/[12(256TH1)]。 各種方式波特率計算公式方 式計算公式