第三章 串行通信接口技术
计算机串行通信接口技术PPT教学课件
SCON SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI
2020/12/10
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含义：SM0，SM1：串口工作方式选择位。 串行口操作方式选择见表3-1所示。 SM2：在方式2和3中，为多机通信控制位。如SM2=1， 则接收到第9位数据RB8为0时，不激活RI。在方式1时， 如SM2=1，则只有收到有效的停止位时才激活RI。在 方式0时，SM2=0。REN：允许串行接收位。允许接收 时，用软件置1，否则清0。 TB8：在方式2和3中，是发送的第9位数据。由软件置 位或复位，该位用于多机通信控制或奇偶位。
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3.1.3 RS-232C的使用 RS-232C使用25脚D型接插件连接，在近程通信不需要
调制解调器的情况下，一般只用少量信号线。 若采用直接通信，通常只用TXD（2），RXD（3），
地（7）这三根线。如图3-6形成三线通信的连接形式。最 后应指出：与并行通信相比，串行通讯只需一对传送线， 在传送位数较多，距离较远时，例如在计算机网络中， 具有明显的优势。由于通信的数据是逐位传送的，其传 送速度较并行传送要慢。
第3章 计算机串行通信接口技术
3.1 串行通信基础 3.2 MCS-51的串行接口 3.3 其他常见串行通信接口 3.4 VB与串行通信
2020/12/10
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3.1 串行通信基础
3.1.1 串行通信常用术语
1．通信方式
CPU与外界的信息交换称为通信 （Communication）。通信方式有并行和串行两种。并 行通信,通过并行接口来实现，数据的各位同时传送。 串行通信是通过串行口来实现，数据逐位顺序最基本的方式，异步通 信和同步通信。
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串行通信接口及总线标准
RS-4
定义
RS-485是一种改进的串行 通信接口标准，由EIA制定。
特点
采用差分信号传输方式， 具有多站能力、高抗干扰 能力和长距离传输能力。
应用
广泛应用于工业自动化、 楼宇自动化和智能家居等 领域。
SPI
定义
应用
SPI是一种同步串行通信协议，由摩托 罗拉公司制定。
常用于微控制器和外围设备之间的通 信。
感谢观看
详细描述
在工业自动化控制系统中，各种设备如传感器、执行器、控制器等需要实时地进行数据交换和通信。 串行通信接口能够提供稳定、可靠的连接，使得设备间能够高效地传输数据，实现自动化控制和监测 。这有助于提高生产效率、降低成本、减少故障发生率。
智能家居系统
总结词
串行通信接口在智能家居系统中发挥关键作用，能够实现家庭设备的互联互通，提升家居生活的便利性和舒适度。
VS
详细描述
物联网设备间需要进行大量的数据交换和 通信，以实现设备的远程监控和管理。串 行通信接口能够提供高效、可靠的数据传 输服务，使得设备间能够稳定地进行通信 。这有助于促进物联网的发展和应用，提 高设备的可维护性和可管理性，降低运营 成本。
汽车电子系统
总结词
串行通信接口在汽车电子系统中具有重要价 值，能够实现汽车各系统间的信息共享和协 同工作，提高汽车的安全性和可靠性。
数据传输速率较慢。
03
02
特点
04
数据传输距离较远。
数据传输线少，成本低。
05
06
适用于不同设备之间的通信。
串行通信接口的重要性
01
02
03
04
实现设备之间的数据交换和通 信。
简化电路设计，降低成本。
串行通信接口培训
CAN总线
总结词
CAN总线是一种用于汽车和工业控制领域的串行通信协议，具有高可靠性和实时性。
详细描述
CAN总线采用差分信号传输方式，通过双绞线进行连接，最高传输速率可达1Mbps。CAN总线支持多主设备通 信，可以实现多个设备之间的相互通信。CAN总线具有高可靠性和实时性，广泛应用于汽车发动机控制、刹车系 统、悬挂系统等关键领域。在工业控制领域，CAN总线也广泛应用于各种自动化设备和系统的通信。
详细描述
在工业控制领域，串行通信接口如RS-485、RS-232等被广泛采用，用于连接各种传感器、执 行器、控制器等设备，实现实时数据采集、监控和远程控制等功能。这些接口标准具有简单、 可靠、成本低等优点，能够满足工业控制领域对可靠性和实时性的要求。
串行通信接口在智能家居中的应用
总结词
智能家居中，串行通信接口用于实现家庭内部各种智能设备之间的互联互通。
数据编码方式
曼彻斯特编码
将数据位和时钟位合并， 通过电压跳变表示逻辑状 态。
格雷码
一种无权重的二进制编码， 每次转换只改变一位。
差分曼彻斯特编码
改进的曼彻斯特编码，通 过正负跳变表示逻辑状态。
数据校验与控制
奇偶校验
通过添加一个校验位来检 测数据中的错误。
CRC校验
通过多项式除法来检测数 据中的错误。
串行通信接口的类型
01 RS-232
一种标准的串行通信接口，常用于计算机与外部 设备之间的通信。
02 RS-485
一种双线半双工串行通信接口，具有更远的传输 距离和更好的抗干扰能力。
03 USB
通用串行总线接口，是一种常见的串行通信接口， 支持热插拔和即插即用。
串行通信接口的应用场景
第3章串行通信接口技术
串行异步通信数据格式
1 000000 1
停止位 起始位 数据位 校验位
3.1.2 通信的连接握手
连接握手
从发出连接请求到确认收发双方已经建立了连接 关系的过程
通信伙伴双方已经做好准备，可以进入数据收发 的状态
可以通过软件和硬件来实现
软件连接握手
发送者通过发送一个特定字节表明它想要发送数 据
EIA-485与EIA-232主要技术参数比较
规范 最大传输距离 最大传输速度
驱动器最小输出V
驱动器最大输出V
接收器敏感度V
最大驱动器数量 最大接收器数量
传输方式
EIA-232 15m
20Kbps ±5 ±15 ±3 1 1 单端
EIA-485 1200m(速率100Kbps) 10Mbps (距离12m)
为了不遗失数据需要足够频繁的轮询 在没有分配中断的端口使用轮询
3.1.6 差错检验
差错检验的含义
根据接收端接收到的冗余信息特征，判断报文 在传输中是否出错的过程，称为差错检测。
只能判断是否出错，不能确定哪个或哪些位出 现了错误，也不能纠正传输中的差错。
差错检验的方法
冗余数据校验 奇偶校验 校验和
3.1.4 中断
中断请求：中断是用于通知CPU有任务需要 立即响应的一个信号
中断处理：中断响应服务程序用于在中断发 生时执行所期望的相应操作
节点可以通过中断请求与处理进入串行通信 处理过程
3.1.5 轮询
通过周期性地获取特征或信号来读取数据 或发现是否有事件发生的工作过程称为轮 询
1uF电容）
3.3 RS-485串行通信接口
3.3.1 RS-485接口标准
串行接口教程串行通讯的概念
（2）数据发送与接收线： 发送数据(Transmitted data-TxD)——通过TxD终端将串行数据发送到MODEM，(DTE→DCE)。 接收数据(Received data-RxD)——通过RxD线终端接收从MODEM发来的串行数据，(DCE→DTE)。 （3）地线 有两根线SG、PG——信号地和保护地信号线，无方向。
奇偶校验
奇校验：所有传送的数位（含字符的各数位和校验位）中，“1”的个数为奇数，如： 1 0110，0101 0 0110，0001 偶校验：所有传送的数位（含字符的各数位和校验位）中，“1”的个数为偶数，如： 1 0100，0101 0 0100，0001
1.电气特性
EIA-RS-232C对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。 在TxD和RxD上：逻辑1(MARK) =-3V～-15V 逻辑0(SPACE)=+3～＋15V 在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上： 信号有效（接通，ON状态，正电压）＝+3V～+15V 信号无效（断开，OFF状态，负电压) = -3V～-15V
TTLRS232转换芯片
连接器的机械特性
串口通信基本接线方法
9针串口（DB9）
25针串口（DB25）
针号
功能说明
缩写
针号
功能说明
缩写
1
数据载波检测
DCD
8
数据载波检测
DCD
2
接收数据
RXD
3
接收数据
RXD
3
发送数据
TXD
2
发送数据
TXD
4
数据终端准备
DTR
串行通信接口技术
如果选择波特率为9600bps、且选择T1方式2定时，则程序如下：
（1）单片机(1)发送程序： TTTT： MOV TMOD，#20H
MOV TL1，#0FDH MOV THl, #0FDH MOV SCON，＃0C0H SETB TR1 MOV R0，#50H MOV R7，#10H LOOP： MOV A，＠R0 MOV C，PSW.0 MOV TB8，C
波特率＝2SMOD• /32× fosc/(12(256-x)) 例 已知805l单片机时钟振荡频率为11.0592MHz，选用定时器T1工作方
式2作波特率发生器，波特率为2400波特，求初值X。
解：设波特率控制位SMOD＝0，则有：
所以，(THl)＝(TLl)＝F4H。
串行口工作方式
串行口的操作方式由SM0、SM1定义，编码和功能如表10-2所示。
OUT 1
● 输出2（ OUT）2 用户指定的MODEM控制功能的输出。通过对MODEM控制寄存器第3位编程置1， OUT 2引脚 就变成低电平。
(4) 接收器逻辑
该逻辑包括接收器移位器和数据寄存器及相应的接收控制逻辑。其引脚功能如下：
● 接收器时钟（RCLK）
输入接收波特率的16倍时钟信号。
● 串行输入（SIN）
10.1.3 波特率的设计
方式0的波特率＝fosc/12 方式2的波特率＝2SMOD•T1/64 方式1和方式3的波特率 ＝2SMOD•T1/32溢出率
其中，T1的溢出率取决于T1的工作方式和初值。如果计数初值 为x，则每过“256-x” 个机器周期，定时器T1就会产生一次溢出。 为了避免因溢出而引起中断，此时应禁止T1中断。这时，
来自通信链路（如外设、MODEM、数据设备）的串行数据输入。
串行通信接口技术(教材配套)课件
块校验是对前面从SOH开始，直到ETX（或ETB）进行 检验产生的校验码，可以用奇偶校验，也可以用CRC校 验。除上面提到的特殊字符外，还有一些其它字符起着 通信控制作用，参见下表。 名 称 序始符SOH 文始符STX 组终符ETB 文终符ETX 同步符SYN ASCII码 0000001 0000010 0010111 0000011 0010110 名 称 送毕符EOT 询问符ENQ 确认符ACK 否认符NAK 转义符DLE ASCII码 0000101 0000101 0000110 0010101 0010000
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并行通信
并行通信：通常是将数据字节的各位用多条数据线
同时进行传送。具有控制简单、传输速度快的特点； 由于传输线较多，长距离传送时成本高且接收方的 各位同时接收存在困难。
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串行通信
是将数据字节分成一位一位的形式在一条传输线
上逐个地传送。
串行通信的特点：传输线少，长距离传送时成本
低，且可以利用电话网等现成的设备，但数据的传 送控制比并行通信复杂。
面向字符的同步通信协议与异步通信协议相比，由于 不需要在每个字符的前后加起始位和停止位，所以传输 效率明显提高，尤其是当传输较长数据时效果更明显。 这 种协议与特定的字符编码集关系密切，所以不利于 兼容，并且实现起来也比较麻烦，为了克服这些缺点， 产生了面向比特的同步通信协议。 * 面向比特的同步通信协议 面向比特的同步通信协议也可叫做面向位的同步通信协 议，它有很多种，主要是SDLC、HDLC和ADCCP。这些协议 大同小异，只有一些微小的差别，他们在一帧所传输的数 据位不必是字符的整数倍，只要不超过规定的数据位总长 度，可以为任意长度的比特位。此外，也不需要用特定定 义的字符，而是用规定的比特模式来定界一帧的开始、结 束以及定义控制信息，故称为面向比特的同步通信协议。 这些协议中最著名和常用的是高级数据链路控制协议HDLC 和同步数据链路控制协议SDLC，这两种协议有几乎相同的 帧格式。
串行通信及接口电路
串行通信及接口电路1. 串行通信的概念串行通信是一种数据传输的方式，它将数据逐位地按照一定顺序传输，相比于并行通信的方式，串行通信只需使用一个通信线路传输数据。
在串行通信中，每个数据位被顺序发送，并且在接收端被顺序接收和重组。
串行通信的优点是可以节省通信线路的数量，但其传输速度相对较慢。
2. 串行通信的应用串行通信广泛应用于各种领域，包括计算机通信、网络通信、工业控制等。
它可以用于长距离通信，如在局域网或广域网中传输数据。
此外，串行通信还常用于外设与主机之间的通信，如串行口和串行外设之间的通信。
3. 串行通信的协议串行通信的实现需要一定的协议来确保数据的可靠传输。
常见的串行通信协议包括UART（通用异步收发器），SPI（串行外设接口）和I2C（双线串行通信接口）。
这些协议都定义了数据的传输规则、时序要求以及错误处理机制，以确保数据的准确性和完整性。
3.1 UARTUART是一种使用异步传输方式的串行通信协议。
它通过发送方和接收方之间的单个通信线路进行数据传输。
UART协议定义了数据的起始位、数据位、停止位和校验位等信息。
发送端根据这些信息将数据发送给接收端，并且接收端根据这些信息识别数据的边界和校验数据的正确性。
3.2 SPISPI是一种同步传输方式的串行通信协议，它使用一对数据线（Master Out, Slave In - MOSI 和 Master In, Slave Out - MISO）以及时钟线（SCLK）进行通信。
SPI协议由主设备（Master）和从设备（Slave）组成，主设备通过时钟信号控制从设备进行数据传输。
SPI协议定义了数据的传输时序，通过时钟的上升沿和下降沿进行数据采样和传输。
3.3 I2CI2C是一种双线串行通信接口，它使用两条线路（串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL））进行通信。
I2C协议由主设备（Master）和从设备（Slave）组成，主设备通过时钟信号控制从设备进行数据传输。
串行口通信技术
总结词
无线串行口通信技术打破了传统线缆的束缚，为设备间的通信提供了更加灵活的解决方案。
详细描述
无线串行口通信技术通过无线信号传输数据，常见的标准包括Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等。这种技术广泛应用于智能家居、工业自动化等领域，为设备的无线连接和数据传输提供了便利。
无线串行口通信技术
THANKS FOR
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定义与特点
03
同步
发送端和接收端需要建立同步关系，确保数据传输的正确性。
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数据发送
发送端将数据按位顺序一位一位地通过传输线发送到接收端。
02
数据接收
接收端按位顺序一位一位地接收数据，并将数据存储在存储器中。
串行口通信的原理
单工、半双工、全双工。
根据传输方向
同步串行通信、异步串行通信。
数据采集与监控系统（SCADA）
实时性要求
工业自动化控制系统对实时性要求较高，串行口通信技术能够快速传输数据，满足实时控制的需求。
可靠性要求
在工业环境中，设备之间的通信需要稳定可靠，串行口通信技术具有较高的可靠性，能够保证设备的稳定运行。
设备连接
串行口通信技术可以将工业自动化控制系统中的各种设备连接起来，实现设备之间的数据交换和控制。
串行口通信硬件
串行口通信硬件
try {
02
组织 传入，组织 执行 这个任务，组织 训练 这个任务，组织 完成。 这个任务，组织 验收 这个任务， 组织 完成 这个任务， 组织 完成 这个任务，
03
如果 组织 任务 这个任务， 组织 完成 这个任务， 如果 组织 任务 这个任务， 如果 组织 任务 这个任务，
串行接口及串行通信技术
89C51/80C51串行接口及串行通信技术熟悉数据通信中的并行/串行、同步/异步、单工/双工以及波特率等概念。
掌握为什么双机通信时要有协议以及通信协议的主要内容。
熟悉89C51串行接口的基本结构，熟练掌握串行接口控制寄存器SCON各个位的含意及其控制功能。
熟练掌握的C51串行接口的4种工作方式及其实际应用，熟悉不同工作方式下的波特率公式。
熟悉RS—232C、RS—422A／RS—485标准接n总线反串行通信硬件的设计熟悉串行接口中断的概念及89c51——89L5l间接收发送程序的设计思想：熟悉多机通信的基本原理及硬件系统。
了解89C5l与PC机间通信的硬件系统及软件设计。
89C51/80C51串行接口的结构及工作原理89C5l通过引脚RXD〔P3.0，串行数据接收端)和引脚TXD(P3．1，串行数据发送端)与外界进行通信。
其内部结构简化示意图如图9—2所示。
有两个物理上独立的接收／发送缓冲器SBUF，它们占用同一地址99H，可同时发送／接收数据。
发送缓冲器只能写入，不能读出；接收缓冲器只能读出，不能写入。
串行发送与接收的速率与移位时钟同步。
89C51用定时器T1作为串行通信的波特率发器，T1溢出率经2分频(或不分频)后又经16分频作为串行发送或接收的移位脉冲。
移位脉冲的速率即是波特率。
接收器是双缓冲结构，在前一个字节被从接收缓冲器SBUF读出之前，第二个字节即开始被接收(串行输入至移位寄存器)，但是，在第二个字节接收完毕而前一个字节CPU未读取时，会丢失前一个字节。
串行接口的发送／接收都是以特殊功能寄存器5BuF的名义进行读或写的。
当向SHUF发“写”命令时(执行“MOV SBUF，A”指令)，即是向发送缓冲器SBUF装载并开始由TXD引脚向外发送一帧数据，发送完便使发送中断标志位TI=1。
在满足串行口接收中断标志位RI(SCON.0)＝0的条件下，置允许接收位REN(SCON.4)＝1就会接收一帧数据进入移位寄存器，并装载到接收SHUF中，同时使RI＝1。
串行通信接口技术优秀课件
位
空闲位
0 b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 P 1 1 1 0 b0 b1 …
数据发送顺序
图9-2 异步串行通信格式
在异步传送中，CPU与外部设备之间的通信遵循以下规定：
（1）字符格式。
字符格式是指字符的编码形式及其规定。例如，规定每个 串行字符由4个部分组成：1个起始位、5～8个数据位、1个奇偶 校验位以及1～2个停止位。
（2）传输速率。
传输速率是指每秒钟传送的二进制位数，通常称为波特率 （Band Rate）。国际上规定了标准波特率系列，最常用的标准 波特率是：110、300、600、1200、l800、2400、4800、9600、 115200/19200波特等。
（3）字符速率。
字符速率是指每秒钟传送的字符数，它与波 特率是两个相关但表达的意义不相同的概念。例如， 若异步通信的数据格式由1位起始位、8位数据位、1位 奇偶校验位、2位停止位组成，波特率为 9600b/s，则 每秒钟能够最多传送 9600/(1+8+1+2)＝800 个字符。
串行通信中，按照同一时刻数据流的方向可分为三种基本传送模式：单 工传送、半双工传送和全双工传送。
1．单工（simplex）方式 单工传送方式仅支持在一个方向上的数据传送。如图9-4（a）所示，由设
备A传送到设备B。即在这种传送模式中，A只作为发送器，B只作为接收器 ，反之不可。
2．半双工（Half-duplex）方式 半双工传送方式支持在设备A和设备B之间交替相互地传送数据。如图9-
显然，在这种通信方式中，数据块内各字节数据之间没有间 隔，传输效率高，但发送、接收双方必须保持同步(使用同一 时钟信号)，且数据块长度越大，对同步要求就越高。因此， 同步通信设备复杂(发送方能自动插入同步字符，接收方能自 动检测出同步字符，且发送、接收时钟相同，即除了数据线 、地址线外，还需要时钟信号线)，成本高，一般只用在高速 数字通信系统中。
第3章 串行通信接口技术
如果从设备产生一正常的回应，在回应消息中的功能代码是在 查询消息中的功能代码的回应。数据段包括了从设备收集的数据： 象寄存器值或状态。如果有错误发生，功能代码将被修改以用于指 出回应消息是错误的，同时数据段包含了描述此错误信息的代码。 错误检测域允许主设备确认消息内容是否可用。
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3.4 Modbus通信协议
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3.4 Modbus通信协议
上以ASCII（美国标准信息交换代码）模式通信，在消 息中的每个8Bit字节都作为两个(liǎnɡ ɡè)ASCII字符发送。这种方式的主要优点是字符 发送的时间间隔可达到1秒而不产生错误。
代码系统： ①十六进制，ASCII字符0...9，A...F
根据RS232-C标准对逻辑电平的定义，对于数据信息：逻辑“1”的电 平低于－5V，逻辑“0”的电平高于＋5V；对于控制信号：接通状态 （ON）即信号有效的电平高于＋5V、低于＋15V，断开状态（OFF）即信 号无效的电平高于－15V低于－5V。也就是当传输电平的绝对值大于5V 时，电路可以有效地检查出来，介于－5V~＋5V之间的电压无意义，低 于－15V或高于＋15V的电压也认为无意义，因此，实际工作时，应保证 电平在±（5~15）V之间。 EIA-232-D的逻辑电平与TTL电平不兼容，为了与TTL器件相连必须进行电平转 换。现有成品组件SN75188驱动器和SN75189接收器即是EIA-232-D通用的集 成电路转换器件。
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3.1 串行通信 基础 (tōng xìn)
2.连接握手
连接握手过程是指发送者在发送一个数据之前使用一个特定的握手信号来引起接收者的 注意，表明要发送数据，接收者则通过握手信号回应发送者，说明它已经做好了接收数据 的准备。
串行口工作原理
串行口工作原理
串行口是一种用于数据传输的接口，它可以让计算机与其他外部设备进行通信。
串行口通过一条传输线将数据位按照顺序进行传输，而不是同时传输所有数据位。
这与并行口的工作原理相反，后者可以同时传输多个数据位。
串行口工作的基本原理是将要传输的数据位串接在一起，形成一个数据流。
这个数据流通过传输线逐位地传送到目标设备。
在发送数据时，计算机将数据位按照顺序发送到串行口的发送缓冲区，并将它们从中发送出去。
在接收数据时，目标设备将串行口接收到的数据位存储在接收缓冲区中，然后按照顺序读取这些数据位。
串行口的数据传输速度通常比较低，因为数据位需要逐个进行传输。
为了提高传输速度，通常会使用调制解调器或其他专用设备来扩展串行口的功能。
这些设备可以对数据进行压缩和解压缩，从而有效地提高数据传输的速度。
串行口具有一些优点。
首先，它只需要少量的传输线路，这样可以节省空间。
其次，串行口可以以较低的成本实现。
此外，串行口还可以与许多不同类型的外部设备进行连接，包括打印机、调制解调器、扫描仪等。
总的来说，串行口通过逐位传输数据位的方式来实现计算机与外部设备的通信。
尽管串行口的传输速度较低，但它在节省空间和成本方面具有一定的优势，并且可以与各种不同类型的外部设备进行连接和通信。
串行接口及串行通信技术
串行接口及串行通信技术难点•串行通信的四种工作方式要求掌握：•串行通信的操纵寄存器•串行通信的工作方式0与方式1熟悉：•串行通信的基础知识•串行通信的工作方式2与方式39.1 串行通信的基础知识串行数据通信要解决两个关键技术问题，一个是数据传送，另一个是数据转换。
所谓数据传送就是指数据以什么形式进行传送。
所谓数据转换就是指单片机在同意数据时，如何把接收到的串行数据转化为并行数据，单片机在发送数据时，如何把并行数据转换为串行数据进行发送。
9.1.1 数据传送单片机的串行通信使用的是异步串行通信，所谓异步就是指发送端与接收端使用的不是同一个时钟。
异步串行通信通常以字符（或者者字节）为单位构成字符帧传送。
字符帧由发送端一帧一帧地传送，接收端通过传输线一帧一帧地接收。
1. 字符帧的帧格式字符帧由四部分构成，分别是起始位、数据位、奇偶校验位、停止位。
如图9.1所示：1）起始位：位于字符帧的开头，只占一位，始终位逻辑低电平，表示发送端开始发送一帧数据。
2）数据位：紧跟起始位后，可取5、6、7、8位，低位在前，高位在后。
3）奇偶校验位：占一位，用于对字符传送作正确性检查，因此奇偶校验位是可选择的，共有三种可能，即奇偶校验、偶校验与无校验，由用户根据需要选定。
4）停止位：末尾，为逻辑“1”高电平，可取1、1.5、2位，表示一帧字符传送完毕。
图9.1 字符帧格式异步串行通信的字符帧能够是连续的，也能够是断续的。
连续的异步串行通信，是在一个字符格式的停止位之后立即发送下一个字符的起始位，开始一个新的字符的传送，即帧与帧之间是连续的。
而断续的异步串行通信，则是在一帧结束之后不一定接着传送下一个字符，不传送时维持数据线的高电平状态，使数据线处于空闲。
其后，新的字符传送可在任何时候开始，并不要求整倍数的位时间。
2. 传送的速率串行通信的速率用波特率来表示，所谓波特率就是指一秒钟传送数据位的个数。
每秒钟传送一个数据位就是1波特。
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3.１.2 连接握手
连接握手过程是指发送者在发送一个数据块 之前使用一个特定的握手信号来引起接收者 的注意。
连接握手可通过软件或硬件实现。
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3.１.3
确认
接收者为表明数据已经接收到而向发送者 确认回复信息的过程，称为确认。 确认： 接收准备就绪 接收数据完成 若发送者未收到确认信息，则认为通 信有误，采取重发或其他补救措施。
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接口的物理结构
RS-232-C接口连接器一般使用型号为DB-25的25芯 插头座，通常插头在DCE端,插座在DTE端。 一些设备与PC机连接的RS-232-C接口，因为不使 用对方的传送控制信号，只需三条接口线,即“发送 数据”、“接收数据”和“信号地”。所以采用 DB-9的9芯插头座，传输线采用屏蔽双绞线。
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3.1.1串行通信------数据格式
字符帧由四部分组成，分别是起始位、数据 位、奇偶校验位、停止位。
图2
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通信数据格式
字符帧说明
1 起始位：位于字符帧的开头，只占一位，始终位逻 辑低电平，表示发送端开始发送一帧数据。 2 数据位：紧跟起始位后，可取5、6、7、8位，低位 在前，高位在后。 3 奇偶校验位：占一位，用于对字符传送作正确性检 查，因此奇偶校验位是可选择的，共有三种可能， 即奇偶校验、偶校验和无校验，由用户根据需要选 定。 4 停止位：末尾，为逻辑“1”高电平，可取1、1.5、 2位，表示一帧字符传送完毕。
NC NC GND NC NC NC NC
3.４ 串行总线标准RS－485
RS-485 RS-485是一个多发送器和多接收器的电路标准，采用双 绞线传输信息，允许双绞线上的一个发送器驱动32个负载设 备，负载设备可以是被动发送器、接收器或收发器。允许共 用线路通信，电路的结构为在平衡连接的电路两端有终端电 阻，在平衡电缆上挂被动发送器、接收器或收发器，但它没 有规定在何时控制发送器发送数据和在何时控制接收器接收 数据的规则。 RS-485采用主从式结构，任何时候只能有一点处于发 送状态，其它点处于接收数据状态。可用于多点互连，传输 速率可达到10Mbps，最大传输距离可达到1200米。21 Nhomakorabea10:15
3.4.1 RS-485接口标准
1：电气标准（+5V供电） 逻辑“0”：差分电压-2500mv— -200mv 逻辑“1”：差分电压+2500mv— +200mv 高阻状态：差分电压-200mv—+200mv 2：RS-485的数据最高传输速率为10Mbps
3：RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗 共模干能力增强，即抗噪声干扰性好。
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3.1.6差错校验
1.冗余数据校验 发送者对每条报文发送两次或两次以上，并 由接收者根据接收到的数据信息的一致性判 断通信的有效性。 2.奇偶校验 奇校验：添加奇数个零---填写校验位 偶校验：添加偶数个零---填写校验位
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3. 校验和
对一条报文中的所有字节进行数学或逻辑运算， 计算出校验和，将校验和形成的差错检验字节作 为该报文的组成部分。
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4：传输距离
RS-485最大的通信距离约为1219M， 最大传输速率为10Mb/S，传输速率与 传输距离成反比，在100Kb/S的传输 速率下，才可以达到最大的通信距离， 如果需传输更长的距离，需要加485 中继器。
RS-485总线一般最大支持32个节点，如果使用特 制的485芯片，可以达到128个或者256个节点， 最大的可以支持到400个节点。
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异步串行通信的字符帧可以是连续的，也 可以是断续的。连续的异步串行通信，是 在一个字符格式的停止位之后立即发送下 一个字符的起始位，开始一个新的字符的 传送，即帧与帧之间是连续的。而断续的 异步串行通信，则是在一帧结束之后不一 定接着传送下一个字符，不传送时维持数 据线的高电平状态，使数据线处于空闲。 其后，新的字符传送可在任何时候开始， 并不要求整倍数的位时间。
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3.3 RS422标准
EIA（Electronic Industries Association,电子工业联合会）制定 的一种串行物理标准。 RS-422由RS-232发展而来，它是为弥补RS-232之不足而提 出的。为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点，RS-422定 义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mb/s，传输距 离延长到4000英尺（速率低于100kb/s时），并允许在一条平 衡总线上连接最多10个接收器。
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串行通信与并行通信
例如：传送一个字节，并行通信只需要1T的时间， 而串行通信至少需要8T的时间。
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串行通信的特点
参与通信的两台或多台设备通常共享一条物理 路径。发送者依次逐位发送一串数据信号，按 一定的约定规则为接收者所接收。 1、节省传输线，这是显而易见的。尤其是在 远程通信时，此特点尤为重要。这也是串行通 信的主要优点。 2、数据传送效率低。与并行通信比，这也这 是显而易见的。这也是串行通信的主要缺点。
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3.2.2 通信接口的连接 信号地 信号地
计 算 机 发送数据 RTS 接收数据 DSR M O D E M 通信线路 M O D E M 发送数据 RTS 接收数据 DSR 终端
数据终端设备和数据通信RS-232C接口
计 算 机
信号地 发送数据 接收数据 RTS CTS 载波检测 DSR 振铃指示 DTR 信号地
第三章 串行通信接口技术
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本章主要内容
3.1 串行通信基础 3.2 RS-232串行通信接口 3.3 RS-485串行通信接口 3.4 Modbus通信协议
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3.1 串行通信基础
在通信领域内，有两种数据通信方式：并行 通信和串行通信。 随着计算机网络化和微机分级分布式应用系 统的发展，通信的功能越来越重要。通信是 指计算机与外界的信息传输，既包括计算机 与计算机之间的传输，也包括计算机与外部 设备，如终端、打印机和磁盘等设备之间的 传输。
串行总线标准——RS-232C
RS-232C电气规格： 数字信号电平：0 +3~+15V 1 -5~-15V； 控制信号电平：0 +3~+15V 1 -5~-15V； 在计算机系统中， RS-232C与TTL电平不兼容，要实现 与TTL电路的连接必须进行信号转换。 常用芯片有1488（发送），1489（接收）、MAXIM232、 ILC232。 TTL RS-232C
信号地 发送数据 接收数据 RTS CTS 载波检测 DSR 振铃指示 DTR 信号地
终端
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近距离计算机与终端的RS-232C接口
补充材料：MAX232设计
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MAX232的单片机与PC机接口电路
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RS232实例
A：计算机后的小电路板 B：串口控制小继电器板 C：RS232串行接口 D：Modem后的串行接口（DB-25）
RS-422A
TTL
TTL
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RS422 电气特性
逻辑“1”以两线间的电压差为+（2—6） V表示； 逻辑“0”以两线间的电压差为-（2—6）V表示。
接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的 芯片， 且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL 电路连接。 这种方式可以有效的抗共模干扰，提高通信距离，最远可
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RS485 收发器
TI公司、MAXIM公司等均生产RS485收发器。 型号有：SN75LBC184、SN65LBC184、高 速型SN65ALS1176、MAX485等。
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MAX485芯片介绍
MAX485的特性、封装及特性
MAX485采用单一电源+5 V 工作，额定电流为300 μA ，采用半双工通讯方式。它 完成将TTL电平转换为RS－ 485电平的功能。MAX485芯 片的结构和引脚都非常简单 ,内部含有一个驱动器和接 收器。
以传送1200m
。
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RS232 RS-422 RS485 引脚定义
Pin 1 2 信号定义 RS-232 DCD RX RS-422 TXTX+ RS-485 DATADATA+
3 4 5 6 7 8 9
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TX DTR GND DSR RTS CTS RI
RX+ RXGND RTSRTS+ CTS+ CTS-
典型方法：将报文中所有字节的值相加， 用结果 的最低字节作为校验和。 CRC循环冗余校验也是串行通信中常用的检验方 法。
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3.2 串行总线标准——RS-232C
3.2.1 RS-232C
EIA（Electronic Industries Association,电子工业联 合会）制定的一种串行物理标准。定义了数据终端设备 DTE（Data Terminal Equipment）和数据通信设备DCE （Data Communication Equipment）之间按位串行传输 的接口信息（串行二进制数据交换接口技术标准 ） 。 规定了该标准的机械特性：25芯的标准连接器，定 义了它的尺寸及其每个插针的排列位置，以及插针的功 能和信号传输的电气特性； RS-232C的传输速率可达20Kbps（标准速率为50、 75、110、150、300、600、1200、2400、4800、9600、 19200bps），最大传输距离为15m。 RS-232C接口包括两个信道，主信道和辅信道。 在许多场合下，RS-232C采用9芯连接器