串行通讯
串行通信原理
串行通信原理串行通讯是一种在计算机领域用于数据传输的技术。
串行通讯通过一个线路逐位传输数据，相比于并行通讯的方式，更加经济和易于实现。
在串行通讯中，数据被分成逐位的信息串，这些信息串逐位传输，最终组成有意义的数据。
主要应用于计算机与周边设备之间的数据传输。
串行通信主要包括两种方式：同步串行通信和异步串行通信。
同步传输根据系统时钟处理数据传输，而异步传输较为灵活，是一种更加通用性的传输方式。
串行通讯的原理1.数据格式在串行通讯过程中，数据是以特定的格式传输的。
数据格式包括数据位、同步位、波特率和校验位。
数据位：表示每一个数据中包含的二进制位数，包括5位、6位、7位、8位等不同的长度。
通常情况下，大多数串行通讯系统都采用8位数据位。
同步位：用于标识数据传输已经开始，也就是数据的起始位置，通常情况下，同步位的值为0。
波特率：表示数据传输的速度，也就是每秒钟传输的数据位数。
波特率越高，信号传输的速度越快。
常用的波特率为9600、19200、38400、57600等。
校验位：用于检测传输数据中的错误。
通过对传输的数据进行校验位的比对，可以减少数据传输中的错误发生。
常用的校验方式有奇偶校验、校验和、循环冗余校验等。
2.串行通讯的流程串行通讯的流程可以分为三个主要阶段：起始位、数据位和停止位。
起始位：用于标识数据传输的开始，表示数据传输的起始位置。
通常情况下，起始位的值为0。
数据位：用于传输数据信息，包括了需要传输的数据。
停止位：用于标识数据传输的结束，表示数据传输的终止位置。
通常情况下，停止位的值为1。
串行通讯的工作原理串行通讯的工作原理主要包括：发送过程和接收过程。
1.发送过程在发送过程中，数据被通过串行通讯数据线逐位地传输。
发送过程中，数据被分成字节，每个字节由8位组成。
在数据传输前，发送端将数据位、同步位、波特率和校验位进行设置。
然后发送端将数据逐位地传输到接收端。
发送端会首先发送起始位表示数据传输的开始，接着发送数据位，每个字节之间间隔一段时间，以便接收端辨别每个字节，并识别出其所代表的意义。
第七章 串行通信
同步方式 串行方式
异步方式
单工方式
半双工方式 全双工方式 多工方式
7.1.2 串行通信的通信标准
串行通信的通信标准主要是指通信的电气和硬件标准，常用的有 RS-232；RS-485/422等。
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RS-232标准 ♠ 电气特性：逻辑“1”=-3V～-15V；逻辑“0”=+3V～+15V。在与TTL 标准连接时必须进行电平转换，常用芯片有MC1488、MC1489及 MAX202～MAX232等。
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7.1.3 串行通信的通信方式
串行通信又可分为异步通信和同步通信。异步通信的接受器和发送 器使用各自的时钟，每次只传送一字节数据，允许时钟产生误差；同步 通信每次传送的数据量较大，要求精度高，因此接受器和发送器使用同 一时钟。 异步通讯 以字符为传送单位用起始位和停止位标识每个字符的开始和结束 字符间隔不固定，只需字符传送时同步。异步通讯数据常用一帧为单位， 一帧字符位数的规定：起始位，数据位，校验位和停止位，校验位紧跟 在数据位后，也可以省略。下图为省略校验位后一帧数据的示意图。
起始位 D 0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7 停止位
优点是硬件要求低，可靠性高，传送距离远，但速度较慢。
BACK
NEXT
HOME
同步通信 以一串字符为一个传送单位，字符间不加标识位，在一串字符开 始用同步字符标识，硬件要求高，通讯双方须严格同步。
【提示】：在单片机与外设进行数据通信时，多采用异步串行通信。
模式选择
多机通讯位 允许接收位 发送、接收第9位 发送、接收标志
BACK
NEXT
第十二讲 串行通信
位地址
功能
9FH
9EH
9DH
多机通 信控制
9CH
接收 允许
9BH
发送 第9位
9AH
接收 第9位
99H
发送 中断
98H
接收 中断
工作方式 选择
① SM0、SM1：串行口工作方式控制位，两位对应四种工作方式
SM0 SM1 0 0 0 1 1 0 1 1 工作方式 方式0 方式1 方式2 方式3 功能 8位同步移位寄存器 10位UART 11位UART 11位UART 波特率 fosc/12 可变 fosc/64或fosc/32 可变
11.1.5
串行通信的校验
异步通讯时可能会出现帧格式错、超时错等传输错误。差 错校验是保证准确无误通信的关键。
1、奇偶校验 发送数据时,数据位尾随的1位数据为奇偶校验位(1、0)。当 设置为奇校验时,数据中1的个数与校验位1的个数之和应为奇数;
当设置为偶校验时,数据中1的个数与校验位中的1的个数之和应 为偶数。
第十一章 串行接口与应用
11.1 串行通信的基本知识
11.2
MCS-51单片机串行口的结构与
工作方式
11.3
主从式多机通信
11.1 串行通信的基本知识
11.1.1 数据通信的基本概念
1、数据通信 计算机与计算机之间或计算机与其外界的数据传送 通信介质： 电话线、微波中继站、卫星链路和物理电缆 2、通信方式 （1）并行通信 （ 速度快、造价高） （2）串行通信（速度慢、造价低、应用广泛） （3）USB通信（）
数据接收
接收数据时,SCON的REN=1。串行口 采样RXD端,当采样到从1向0的状态跳变时, 就认定是接收到起始位。随后在移位脉冲 的控制下,把接收到的数据位移入接收寄存 器中。直到停止位到来之后把停止位送入 RB8中,并置位中断标志位RI,通知CPU从 SBUF取走接收到的一个字符。
第二章 串行通讯
第2章 串行通讯
RS－422A与RS－232C不 兼容,双端平衡输出驱动, 双端差分接收,从而使其抑 制共模干扰的能力更强,传 输速率和传输距离比RS－ 423A更进一步。 RS－423A与RS－422A带 负载能力较强,一个发送器 可以带动10个接收器同时 接收。RS－423A与RS－ 422A的电路连接分别如图 5-8(a),(b)所示。
第10页 2012年6月11日星期一
第2章 串行通讯 1.总线描述
RS－232C标准定义了数据通信设备(DCE)与数据终 端设备(DTE)之间进行串行数据传输的接口信息,规 定了接口的电气信号和接插件的机械要求。RS— 232C对信号开关电平规定如下(负载3～7kΩ): 驱动器的输出电平为: 接收器的输入检测电平为: 逻辑“0”:+5～+15V 逻辑“0”:>+3V 逻辑“1”:-5～-15V 逻辑“1”:<-3V RS－232C采用负逻辑,噪声容限可达到2V。
第23页 2012年6月11日星期一
第2章 串行通讯
针对以上不足,EIA于1977年制定了新标准(RS—449), 目的在于支持较高的传输速率和较远的传输距离。 RS－449标准定义了RS－232C所没有的10种电路功 能,规定了37脚的连接器标准。RS－422A和RS－ 423A实际上只是RS－449标准的子集。 RS－423A与RS－232C兼容,单端输出驱动,双端差分 接收。正信号逻辑电平为+200mV～+6V,负信号逻 辑电平为-200mV～-6V。差分接收提高了总线的抗 干扰能力,从而在传输速率和传输距离上都优于RS－ 232C。
第4页
2012年6月11日星期一
第2章 串行通讯
串行通信起始比特、数据、奇偶校验和停止位
高海拔地区330kV架空输电线路绝缘子片数选择发表时间：2017-12-06T09:54:24.003Z 来源：《电力设备》2017年第23期作者：刘澜[导读] 摘要：讨论了330kV交流输电线路绝缘子串片数选择的方法提出了330kV交流输电线路由工频电压下爬电比距法来确定绝缘子串片数一般可满足线路在污秽条件下及操作冲击电压、雷电冲击电压条件下不发生闪络现象。
（中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 710065）摘要：讨论了330kV交流输电线路绝缘子串片数选择的方法提出了330kV交流输电线路由工频电压下爬电比距法来确定绝缘子串片数一般可满足线路在污秽条件下及操作冲击电压、雷电冲击电压条件下不发生闪络现象。
关键词：输电线路绝缘子爬电比距闪络电压海拔修正。
0 引言架空送电线路的绝缘配合设计目的是要解决杆塔上和档距中各种可能放电途径的绝缘选择和相互配合的问题，在工程设计中，一般依据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》（GB/T 50064-2014）、《110～750kV架空输电线路设计规范》（GB50545-2010）、《电力工程高压送电线路设计手册》中的研究结论和方法进行绝缘配合。
其中最关键的便是绝缘子串（联）的片数（串长）选择，应满足在长期工作电压下不发生污闪，在操作过电压下不发生湿闪，并具有一定的雷电冲击耐受强度，使线路能在工频电压、操作过电压和雷电过电压等各种条件下安全可靠运行。
1 不同工况下选取绝缘子串片数方法1）按工频电压选择绝缘子片数在工频电压作用下，选择绝缘子片数的方法一般有两种：一种是按各类污秽条件下绝缘子串的爬电比距（l）来选择；一种是按各类污秽条件下绝缘子串的成串污闪电压来选择。
这两种方法的出发点都是以一定的线路允许的污闪事故率为基础。
而且这两种方法都需要先确定线路所处地区的污秽等级。
在工程设计中，污区划分和绝缘配合执行《电力系统污区分级与外绝缘选择标准》Q/GDW 152-2006，根据各省电力公司电力系统污区分布图来确定线路所处地区污秽等级。
串行通信(RS-COM口回路)
逻辑0(SPACE) = +3～+15V
信号有效 (接通,ON状态,正电压) = +3V～+15V 信号有效 (接通,ON状态,正电压) = +3V～+15V 信号有效 (接通,ON状态,正电压) = +3V～+15V 信号有效 (接通,ON状态,正电压) = +3V～+15V 信号有效 (接通,ON状态,正电压) = +3V～+15V 信号有效 (接通,ON状态,正电压) = +3V～+15V
串行通讯 物理接口
串行通讯接口(cluster communication port)是遵循RS-232标准的物理接口： (简称COM口，有时候也叫做RS-232接口) • • • 常用的是9管脚DB-9型接口 ，PC上的COM口一般就是这种。 也有25管脚的DB-25型接口，这种接口存在于早期台式机电脑上，目前几乎没有了， 目前台式机或笔记本上的25针接口是并口的(LPT接口)，不要弄错。 最近，8管脚的RJ-45型接口越来越普遍用作COM接口，其管脚分配有两种标准： 1. EIA/TIA-561 标准。 2. Yost 标准。(Yost Serial Device Wiring Standard, 串连设备配线标准, 由Dave Yost 发明, 被广泛使用在Unix计算机上) 此外，还有非标准设备，如接收GPS数据，采用了8针的圆形COM接口。
•
•
本文仅对串行通讯进行说明。
串行通信 软件设置
串行通信在软件设置里需要做多项设置，常见的有： • • 波特率(Baud Rate) ：是指每秒钟传送多少位数(bit/s)。一般要通信两端设备都设为相同 的波特率，但也有些设备也可以设置为自动检测波特率。 奇偶校验(Parity Check) ：是用来验证数据的正确性。奇偶校验一般不使用，如果使用， 那么既可以做奇校验(Odd Parity)也可以做偶校验(Even Parity)。如果用户选择数据长度为 8位，则因为没有多余的位可用，因此就叫做“無位元(Non Parity)”。 停止位(Stop Bit) ：是在每个字节传输之后发送的，它用来帮助接受信号方硬件重同步。 流量控制：当发送握手信号或数据完整性检测时需要制定其他设置。公用的组合有 RTS/CTS、DTR/DSR或者XON/XOFF。
串行通讯名词解释
串行通讯名词解释
串行通讯是一种数据传输方式，它按照一定的顺序将数据位逐个
传输。
在串行通讯中，数据位按照固定的顺序进行传输，每个数据位
依次通过单一的传输通道进行传输。
串行通讯相对于并行通讯来说，
传输速度较低，但传输的线路和硬件成本却较低。
串行通讯常用于一
些环境有限或带宽有限的场景，比如航天、移动通信和物联网等领域。
通过串行通讯，不同设备之间能够进行数据传输和信息交换，这为各
种终端设备提供了更多的互联互通可能性。
串行通信
P1_7=0; _nop_(); //延时一个机器周期 _nop_(); //延时一个机器周期，保证清0完成 P1_7=1; SBUF=j; while (!TI) { ;} TI=0; for (i=0;i<=30000;i++) {;} //延时 j=j*2; if (j==0x00) j=0x01; } }
以RXD（P3.0）端作为数据移位的输入/输出端， 以TXD（P3.1）端输出移位脉冲。 移位数据的发送和接收以8位为一帧，不设起始位和停止 位，无论输入/输出，均低位在前高位在后。波特率固定为 fosc/12。
方式0可将串行输入输出数据转换成并行输出口使用时，要有“串入并出”的移位 寄存器配合。
2、 同步通信
同步通信依靠同步字符保持通信同步。
同步通信是由1～2个同步字符和多字节 数据位组成，同步字符作为起始位以触发同 步时钟开始发送或接收数据；多字节数据之 间不允许有空隙，每位占用的时间相等；空 闲位需发送同步字符。
同步通信传输速度较快，但要求有准确的 时钟来实现收发双方的严格同步，对硬件要求 较高，适用于成批数据传送。
异步通信依靠起始位、停止位保持通信同步。
异步通信数据传送按帧传输，一帧数据包含 起始位、数据位、校验位和停止位。
异步通信对硬件要求较低，实现起来比较简单 、灵活，适用于数据的随机发送/接收，但因每个 字节都要建立一次同步，即每个字符都要额外附 加两位，所以工作速度较低，在单片机中主要采 用异步通信方式。
sbit CLK = P3^1;
//74HC165移位时钟引脚
sbit SPL = P3^2;
串行通信
+5V
双向需4条线
TTL 电平
SN75175
SN75174
RS-422A输出驱动器为双端平衡驱动器。如果其中一条 线为逻辑“1”状态，另一条线就为逻辑“0”，比采用单端不 平衡驱动对电压的放大倍数大一倍。差分电路能从地线干扰 中拾取有效信号，差分接收器可以分辨200mV以上电位差。 若传输过程中混入了干扰和噪声，由于差分放大器的作用， 可使干扰和噪声相互抵消。因此可以避免或大大减弱地线干 扰和电磁干扰的影响。RS-422A传输速率（90Kbps）时， 传输距离可达1200米。
RS-485等。
串行通信接口标准
一、RS-232C接口
RS-232C是EIA（美国电子工业协会）1969年修订RS232C标准。RS-232C定义了数据终端设备（DTE）与数据 通信设备（DCE）之间的物理接口标准。
1、机械特性
RS-232C接口规定使用25针连接器，连接器的尺寸及每个 插针的排列位置都有明确的定义。（阳头）
RS-485 2线 差分 半双工 1.2KM@9600bps
信号定义
DataA, DataB, GND
接线成本 连接设备数 抗干扰能力 故障诊断
低 (3 线) 32台 强 难
常用接口标准电路
一、RS-232接口电路
C1 DSP UART C2 TXD
+ +
C1+ C1-
V+ VCC
+
C3 +3.3V C5
1 13 1 5
14
25
6
9
2、功能特性
3、过程特性
过程特性规定了信号之间的时序关系，以便正 确地接收和发送数据 。
TXD 计 算 机 RXD RTS DSR
串行通讯的实验报告
一、实验目的1. 理解串行通讯的基本原理和通信方式。
2. 掌握串行通讯的硬件设备和软件实现方法。
3. 学会使用串行通讯进行数据传输。
4. 通过实验，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力。
二、实验原理串行通讯是指用一条数据传输线将数据一位一位地按顺序传送的通信方式。
与并行通讯相比，串行通讯具有线路简单、成本低等优点。
串行通讯的基本原理如下：1. 异步串行通讯：每个字符独立发送，字符间有时间间隔，不需要同步信号。
每个字符由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。
2. 同步串行通讯：数据块作为一个整体发送，需要同步信号。
同步串行通讯分为两种方式：面向字符方式和面向比特方式。
三、实验设备1. 计算机：一台2. 串行通讯设备：串行数据线、串行接口卡、串口调试助手等3. 单片机实验平台：一台4. 数码管显示模块：一个四、实验内容1. 异步串行通讯实验（1）硬件连接：将计算机的串口与单片机实验平台的串行接口连接。
（2）软件设计：编写程序，实现单片机向计算机发送数据，计算机接收数据并显示在屏幕上。
（3）实验步骤：a. 设置串行通信参数：波特率、数据位、停止位、奇偶校验位等。
b. 编写发送程序，实现单片机向计算机发送数据。
c. 编写接收程序，实现计算机接收数据并显示在屏幕上。
2. 同步串行通讯实验（1）硬件连接：与异步串行通讯实验相同。
（2）软件设计：编写程序，实现单片机向计算机发送数据块，计算机接收数据块并显示在屏幕上。
（3）实验步骤：a. 设置串行通信参数：波特率、数据位、停止位、奇偶校验位等。
b. 编写发送程序，实现单片机向计算机发送数据块。
c. 编写接收程序，实现计算机接收数据块并显示在屏幕上。
3. 双机通讯实验（1）硬件连接：将两台单片机实验平台通过串行数据线连接。
（2）软件设计：编写程序，实现两台单片机之间相互发送和接收数据。
（3）实验步骤：a. 设置串行通信参数：波特率、数据位、停止位、奇偶校验位等。
串行通信与并行通信的区别
串⾏通信与并⾏通信的区别
⼀、基本概念
串⾏通信:⼀条信息的各位数据被按逐位按顺序传送。
并⾏通信：⼀条信息的数据可以按照多位传送，有更多的信号地线。
⼆、特点
串⾏通讯：两个设备之间通过⼀对信号线进⾏通讯，其中⼀根为信号线，另外⼀根为信号地线，信号电流通过信号线到达⽬标设备，再经过信号地线返回，构成⼀个信号回路。
并⾏通讯通常可以⼀次传送8bit、16bit、32bit甚⾄更⾼的位数，相应地就需要8根、16根、32根信号线，同时需要加⼊更多的信号地线。
通过串⾏通讯与并⾏通讯的对⽐，可以看出：串⾏通讯很简单，但是相对速度低；并⾏通讯⽐较复杂，但是相对速度⾼。
更重要的是，串⾏线路仅使⽤⼀对信号线，线路成本低并且抗⼲扰能⼒强，因此可以⽤在长距离通讯上；⽽并⾏线路使⽤多对信号线（还不包括额外的控制线路），线路成本⾼并且抗⼲扰能⼒差，因此对通讯距离有⾮常严格的限制。
串行通信
现实中，容易带入串行通信干扰的因素包括：
（1）环境电磁干扰在串行通信工作设备附近，无可避免的存在强电设备、功率发射台等。这些设备发射/感 应的强电磁场感应区内，环境电磁干扰强。串行通信设备工作在这种环境下，由于噪声(干扰)在信号电平上的叠 加，引发了通信双方数据错误。
特点
特点
数据在单条一位宽的传输线上，一比特接一比特地按顺序传送的方式称为串行通信。在并行通信中，一个字 节（8位）数据是在8条并行传输线上同时由源传到目的地；而在串行通信方式中，数据是在单条1位宽的传输线 上一位接一位地顺序传送。这样一个字节的数据要分8次由低位到高位按顺序一位位地传送。由此可见，串行通信 的特点如下：
简介
简介
串行通信技术，是指通信双方按位进行，遵守时序的一种通信方式。串行通信中，将数据按位依次传输，每 位数据占据固定的时间长度，即可使用少数几条通信线路就可以完成系统间交换信息，特别适用于计算机与计算 机、计算机与外设之间的远距离通信。串行通信多用于系统间通信（多主控制系统）、设备间（主控设备与附属 设备）、器件间（主控CPU与功能芯片）之间数据的串行传送，实现数据的传输与共享。
串行总线通信过程的显著特点是：通信线路少，布线简便易行，施工方便，结构灵活，系统间协商协议，自 由度及灵活度较高，因此在电子电路设计、信息传递等诸多方面的应用越来越多。
串行通信是指计算机主机与外设之间以及主机系统与主机系统之间数据的串行传送。使用一条数据线，将数 据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。其只需要少数几条线就可以在系统间交换信息， 特别适用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。
第十章 串行通信
A机 2 TXD 3 RXD 7 2 3 7
B机 TXD RXD
4 5 6 20
4 5 6 20
2.远距离连接（>15m） 1）需用MODEM和专用电话线 2）需用2～9条信号线（在接口与MODEM之间）
计 算 机 口 TXD 2 RD X RTS ┇ CTS DSR SG DCD 调 制 解 调 器 调 制 解 调 器 TXD RXD RTS CTS DSR SG DCD 2 终 ┇ 端
三、RS-485接口标准 三、RS-485接口标准
1.特点： 1.特点： （1）兼容RS-422A，扩展RS-422A的功能； ）兼容RS-422A，扩展RS-422A的功能； （2）允许在电路中有多个发送器和允许一个发送器 驱动多个接收器，多达32个收/ 驱动多个接收器，多达32个收/发器； （3）搞干扰能力强，传送距离远，传输速率高。 数传率：100Kbps 数传率：100Kbps <1.2Km 不用MODEM 不用MODEM 9.6Kbps <15Km 10Mbps <15m
2、串行同步通讯：以数据块为信息单位传送。数据块内是同步的。
SYN SYN SOH 标题 STX
数据块 ETB/ETX 块校验
串行异步通信协议
1.格式 ①每个字符总是以起始位开始（“0”），以停止位（“1”）结 束。 ②字符之间没有时间间隔要求 ③字符后一位校验位（可没有）
1 0 1 0 0 起始位 0 低 数据位
3.全双工(Full Duplex） 数据的发送和接收分别由两根可以在两个不同的站点同 时发送和接收的传输线进行传送，通信双方都能在同一时刻 进行发送和接收操作，选择的传送方式称为全双工制。
A站 发送器 接收器
B站 发送器 接收器
第七章 串行通信
0
1
0
0
0
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
起始位
数据位
校验位 停止位
0
1
0
0
0
0
0 1
0
1
1
1
1
1
1
8
§7-2 MCS-51串行接口
9
一、硬件条件
引脚：P3.0（RXD）——串行数据接收端 P3.1（TXD）——串行数据发送端 寄存器：SBUF （99H）数据缓冲寄存器 SCON （98H）串行口控制寄存器 PCON（ 87H ）的SMOD位 其中SBUF物理地址有两个, 逻辑地址只有一个 接收缓冲器SBUF 发送缓冲器SBUF 串行发送时，将要发送的数据写入发送缓冲器SBUF; 串行接收时，从接收缓冲器SBUF中读出数据
两种方式基本相同，区别在于波特率不同： 方式2波特率固定， 方式3波特率可通过改变T1的时间常数来改变。
26
①方式2输出与方式3输出
预先在SCON的TB8位放入11位异步格式中的第9 位(可编程位)，即发送数据的最高位。 在TI=0条件下，用指令MOV SBUF，A启动发送。 先发送起始位，再发送8位数据，然后把TB8中第9位 发出去，最后发一位停止位，发送完毕后置TI=1并请 求中断，在中断服务程序中用软件使TI=0，并发送下 一个数据。 TB8中的第9位既可支持多微机通信，也可作为数 据的奇偶校验位。
19
串并转换： 74LS164：8位串入并出移位寄存器，用于发送 74LS166：8位并入串出移位寄存器，用于接收
20
二、方式1
8位异步串行通信口 TXD为数据输出线 RXD为数据输入线 一帧数据共10位： 1位起始位+8位数据位+1位停止位
实验四 串行通信实验
实验四 串行通信实验一、实验目的1．了解51单片机串行口的结构、串行通讯的原理。
2．掌握51单片机与PC 机之间通讯的方法。
3. 学习系统应用程序的设计和调试二、实验设备PC 机一台 、 实验教学板一块。
三、实验原理51单片机的串行接口是全双工的，它能做异步接收器/发送器（UART ），也能做同步移位寄存器使用。
在做UART 使用时，相关的寄存器有SBUF 、SCON 、和PCON 中的波特率倍增位SMOD 。
SBUF 是数据发送缓冲器和接收缓冲器，逻辑上用同一个地址，物理上是分开的，用读写操作来选择。
SCON 是串行口控制寄存器，用于设定串行口的工作方式；保存方式2和方式3的第9位数据；存放发送、接收的中断标志。
在串行通讯的方式1和方式3中，通信的波特率是可以设置的，满足下式：2/132SMOD=⨯波特率（定时器计数器的溢出率）PC 机的串行通讯口是借助通用异步接收发送器8250（或16C550等）实现的，可使用comdebug.exe 等提供了有关串行口的收、发操作窗口的软件实现通讯。
PC 机的串行通讯采用RS232电平，因此要求单片机的实验板也要配置RS232接口，解决逻辑电平的配接。
如果通讯距离较远，则要配接调制解调器。
四、实验内容1， 自发自收用一根短路线，将实验板中RS232插口的RXD 和TXD 两个插孔短路。
然后编程设定串行口为工作方式1，传送55H 和0AAH 两个数据。
实验要求：程序采用查询方式。
每传送、接收一个数据，做一次检查，看是否正确，若两次都正确，则在显示器上显示“GOOD”，若不正确，则不显示，并要重新传送。
2， 单片机与PC 机的通信先使用通讯电缆将单片机的RS232接口与PC 机的COM1口连接，PC 机起动并运行comdebug.exe 软件，窗口上设置波特率为1200，8位数据、一个停止位。
单片机端也采用工作方式1，波特率为1200，完成单片机与PC 机的通信。
12_串行通信
1.2 串行通信的数据传送方式
尽管许多串行通信接口电路具有全双工功能，但在实际应 用中，大多数情况下只工作于半双工方式，即两个工作站 通常并不同时收发。这种用法并无害处，虽然没有充分发 挥效率，但简单、实用。
数据线 数据线 发送端 地线 (a) 单工方式 数据线 1 数据线 2 地线 (c) 全双工方式 接收端 发送端 地线 (b) 半双工方式 发送端
1.1 串行通信的基本方式
(1) 字符帧(Character Frame) 在串行通信中，发送端一帧一帧发送信息，接收端一帧一帧 接收信息。两相邻字符帧之间可以无空闲位，也可以有若干 空闲位，这由用户根据需要决定。
起始位 0 D
0
奇偶 停止位 校验 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D 7 0/1 1 (a) 无空闲位字符帧
1.1 串行通信的基本方式
(2) 波特率(baud rate) 每位的传输时间定义为波特率的倒数。例如：波特率为1200 bit/s的通信系统，其每位的传输时间应为：
Td
1 0.833(ms) 1200
波特率还和信道的频带有关。波特率越高，信道频带越宽。 因此，波特率也是衡量通道频宽的重要指标，通常，异步通 信的波特率在50bit/s～9600bit/s之间。波特率不同于发送 时钟和接收时钟，它通常是时钟频率的1/16或1/64。
1.1 串行通信的基本方式
2. 同步通信(Synchronous Communication) 同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只 传送一帧信息。这里的信息帧和异步通信中的字符帧不同， 通常有若干个数据字符，如下图所示。 同步字符帧由同步字符、数据字符和校验字符三部分组成。 其中，同步字符位于帧结构开头，用于确认数据字符的开始 (接收端不断对传输线采样，并把采到的字符和双方约定的 同步字符比较，只有比较成功后才会把后面接收到的字符加 以存储)；数据字符在同步字符之后，个数不受限制，由所 需传输的数据块长度决定；校验字符有1～2个，位于帧结构 末尾，用于接收端对接收到的数据字符的正确性的校验。
串行通信
1.1.2 数据传输方向
--------> --------> --------> --------> <--------> --------> A-------B A--------B A-------B -------B --------B -------B
--------－－－－－－－－－ --------－－－－－－－－－
1.1.4串行通信 接口电路 串行通信--接口电路 串行通信
能够完成上述“ 能够完成上述“串<- ->并”转换功能的电路，通常称为“通 并 转换功能的电路，通常称为“ 用异步收发器” 用异步收发器”（UART：Universal Asynchronous ： Receiver and Transmitter）,典型的芯片有：Intel 典型的芯片有： ） 典型的芯片有 8250/8251,16550。 。
1.2.4 连接器的机械特性
引脚功能表
9针串口（DB9） 针串口（DB9） 针号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 功能说明 数据载波检测 接收数据 发送数据 数据终端准备 信号地 数据设备准备好 请求发送 清除发送 振铃指示 缩写 DCD RXD TXD DTR GND DSR RTS CTS DELL 针号 8 3 2 20 7 6 4 5 22 25针串口（DB25） 25针串口（DB25） 针串口 功能说明 数据载波检测 接收数据 发送数据 数据终端准备 信号地 数据准备好 请求发送 清除发送 振铃指示 缩写 DCD RXD TXD DTR GND DSR RTS CTS DELL
1.2.5 RS-232C的接口信号(续) RS-232C的接口信号(
• 接收线信号检出(Received 接收线信号检出(Received Line detectiondetectionRLSD)——用来表示DCE已接通通信链路，告知 RLSD)——用来表示DCE已接通通信链路，告知 DTE准备接收数据。当本地的MODEM收到由通信链 DTE准备接收数据。当本地的MODEM收到由通信链 路另一端（远地）的MODEM送来的载波信号时， 路另一端（远地）的MODEM送来的载波信号时， 使RLSD信号有效，通知终端准备接收，并且由 RLSD信号有效，通知终端准备接收，并且由 MODEM将接收下来的载波信号解调成数字两数据 MODEM将接收下来的载波信号解调成数字两数据 后，沿接收数据线RxD送到终端。此线也叫做数据 后，沿接收数据线RxD送到终端。此线也叫做数据 载波检出(Data 载波检出(Data Carrier dectection-DCD）线。 dectection-DCD）线。 振铃指示(Ringing-RI)——当MODEM收到交换 振铃指示(Ringing-RI)——当MODEM收到交换 台送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效（ON状 台送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效（ON状 态），通知终端，已被呼叫。
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• 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
1 2 3
• 这对RTS/CTS请求应答联络信号是用于半双工MODEM 系统中发送方式和接收方式之间的切换。在全双工系 统中作发送方式和接收方式之间的切换。在全双工系 统中，因配置双向通道，故不需要RTS/CTS联络信号， 使其变高。
RS-232C的接口信号 DCD RI
• 接收线信号检出(Received Line detectionRLSD)——用来表示DCE已接通通信链路， 告知DTE准备接收数据。当本地的MODEM收 到由通信链路另一端（远地）的MODEM送 来的载波信号时，使RLSD信号有效，通知 终端准备接收，并且由MODEM将接收下来 的载波信号解调成数字两数据后，沿接收数 据线RxD送到终端。此线也叫做数据载波检 出(Data Carrier dectection-DCD）线。 • 振铃指示(Ringing-RI)——当MODEM收到交 换台送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效 （ON状态），通知终端，已被呼叫。
数据位与停止位
• 数据位：1位、2位
• 停止位：1位、1.5位、2位
流控制
.流控制在串行通讯中的作用 解决丢失数据的问题 .硬件流控制 硬件流控制常用的有RTS/CTS（请求发送/清除发送） 流控制和DTR/DSR（数据终端就绪/数据设置就绪）流 控制 .软件流控制
一般通过XON/XOFF来实现软件流控制。
• （2）数据发送与接收线：
RS-232C的接口信号 ---TxD RxD
• 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。
实际应用
A
B
NULL MORDEM 的标准接法
1
2
2
3
4
NULL MORDEM 的标准接法
5
计算机串口通信常用连接
最简连接
简单连接
完全连接
其它通信方式
• 与外界的信息交换称为通讯。 • 基本的通讯方式有并行通讯和串行通讯两种。 • 一条信息的各位数据被同时传送的通讯方式称为并 行通讯。 • 并行通讯的特点是：各数据位同时传送，传送速度 快、效率高，但有多少数据位就 • 需多少根数据线，因此传送成本高，且只适用于近 距离（相距数米）的通讯。
串口通讯--接口电路
能够完成上述“串<- ->并”转换功能的电路，通常称为“通用异步收 发器” （UART：Universal Asynchronous Receiver and Transmitter）, 典型的芯片有：Intel 8250/8251,16550。
波特率
波特率 (bps) 110 300 1200 2400 4800 9600 1 号电缆传输距离（英尺） 5000 5000 3000 1000 1000 250 2 号电缆传输距离（英尺） 3000 3000 3000 500 250 250
串行通讯的概念
• 串行通讯：一条信息的各位数据被逐位按顺序传送 的通讯方式称为串行通讯。 • 串行通讯的特点是：数据位传送，传按位顺序进行， 最少只需一根传输线即可完成，
• 成本低但送速度慢。串行通讯的距离可以从几米到 几千米。
• 根据信息的传送方向，串行通讯可以进一步分为单 工、半双工和全双工三种。
功能说明
数据载波检测 接收数据 发送数据
缩写
DCD RXD TXD
针号
8 3 2
功能说明ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
数据载波检测 接收数据 发送数据
缩写
DCD RXD TXD
4
5 6
数据终端准备
信号地 数据设备准备好
DTR
GND DSR
20
7 6
数据终端准备
信号地 数据准备好
DTR
GND DSR
7
8 9
请求发送
清除发送 振铃指示
A-------B A--------B A-------B
<
单工 半双工
--------－－－－－－－－－
全双工
电话线就是二线全双工信道。 由于采用了回波抵消技术，双向的传输信号不致混淆不清。 双工信道有时也将收、发信道分开，采用分离的线路或频带传输相反方向的信号， 如回线传输。
单片机爱好者
•
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
• 标准并行口4位、8位、半8位:4位口一次只能输入4位数据，但可以输出 8位数据；8位口可以一次输入和输出8位数据；半8位也可以。
• EPP口（增强并行口）:由Intel等公司开发，允许8位双向数据传送，可 以连接各种非打印机设备，如扫描仪、LAN适配器、磁盘驱动器和 CDROM 驱动器等。 • ECP口（扩展并行口）:由Microsoft、HP公司开发，能支持命令周期、数 据周期和多个逻辑设备寻址，在多任务环境下可以使用DMA（直接存储 器 访问）。
并行接口
• 目前，计算机中的并行接口主要作为打印机端口，接口使用的不再是36 针接头而是25针D形接头。所谓“并行”，是指8位数据同时通过并行线 进行传送，这样数据传送速度大大提高，但并行传送的线路长度受到限 制，因为长度增加，干扰就会增加，容易出错。 • 现在有五种常见的并口：4位、8位、半8位、EPP和ECP，大多数PC机配 有4位或8位的并口，许多利用Intel386芯片组的便携机配有EPP口，支持 全部IEEE1284并口规格的计算机配有ECP并口。
RTS
CTS DELL
4
5 22
请求发送
清除发送 振铃指示
RTS
CTS DELL
2、RS-232C的接口信号 DSR DTR
• RS-232C规标准接口有25条线，4条数据线、11条控制 线、3条定时线、7条备用和未定义线，常用的只有9根， 它们是： • （1）联络控制信号线： • 数据装置准备好（Data set ready-DSR)——有效时 （ON）状态，表明通信装置处于可以使用的状态。 • 数据终端准备好(Data set ready-DTR)——有效时（ON） 状态，表明数据终端可以使用。 • 这两个信号有时连到电源上，一上电就立即有效。这 两个设备状态信号有效，只表示设备本身可用，并不 说明通信链路可以开始进行通信了，能否开始进行通 信要由下面的控制信号决定。
单工、半双工和全双工的定义
• 如果在通信过程的任意时刻，信息只能由 一方A传到另一方B，则称为单工。 • 如果在任意时刻，信息既可由A传到B，又 能由B传A，但只能由一个方向上的传输存 在，称为半双工传输。
• 如果在任意时刻，线路上存在A到B和B到A 的双向信号传输，则称为全双工。
数据传输方向
--------> <--------> -------->
RS-232C的接口信号 RTS CTS
• 请求发送(Request to send-RTS)——用来表示DTE请求 DCE发送数据，即当终端要发送数据时，使该信号有效 （ON状态），向MODEM请求发送。它用来控制 MODEM是否要进入发送状态。
• 允许发送（Clear to send-CTS）——用来表示DCE准备 好接收DTE发来的数据，是对请求发送信号RTS的响应 信号。当MODEM已准备好接收终端传来的数据，并向 前发送时，使该信号有效，通知终端开始沿发送数据 线TxD发送数据。