串行同步通信
单片机原理及应用第6章80C51单片机的串行口
单片机原理及应用第6章80C51单片机的串行口80C51单片机是一种基于哈佛架构的8位单片机，具有强大的串行口功能。
串行口是一种通信接口，可以通过单根线传输数据。
本章将介绍80C51单片机的串行口原理及其应用。
一、80C51单片机的串行口原理80C51单片机的串行口包含两个寄存器，分别是SBUF（串行缓冲器）和SCON（串行控制寄存器）。
SBUF寄存器用来存储待发送或接收到的数据，SCON寄存器用来配置和控制串行口的工作模式。
80C51单片机的串行口有两种工作模式：串行异步通信模式和串行同步通信模式。
1.串行异步通信模式串行异步通信是指通信双方的时钟频率不同步，通信的数据按照字符为单位进行传输，字符之间有起始位、数据位、校验位和停止位组成。
80C51单片机的串行口支持标准的RS-232通信协议和非标准通信协议。
在串行异步通信模式下，SCON寄存器需要配置为相应的工作模式。
首先，需要选择串行口的工作模式。
80C51单片机支持第9位，即扩展模式，可以用来检测通信错误。
其次，需要设置波特率。
波特率是指数据每秒传输的位数，用波特率发生器（Baud Rate Generator，BRGR）来控制。
然后，需要设置起始位、数据位和停止位的配置，包括数据长度（5位、6位、7位或8位）、停止位的个数（1位或2位）。
在发送数据时，将待发送的数据通过MOV指令传送到SBUF寄存器，单片机会自动将数据发送出去。
在接收数据时，需要检测RI（接收中断）标志位，如果RI为1，表示接收到数据，可以通过MOV指令将接收到的数据读取到用户定义的变量中。
2.串行同步通信模式串行同步通信是指通信双方的时钟频率同步，在数据传输时需要时钟信号同步。
80C51单片机的串行同步通信支持SPI（串行外设接口）和I2C（串行总线接口）两种协议。
在串行同步通信模式下，SCON寄存器需要配置为相应的工作模式。
首先，需要选择串行口的工作模式。
80C51单片机支持主从模式，可以作为主设备发送数据，也可以作为从设备接收数据。
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。
串行通讯实验报告
一、实验目的1. 理解串行通讯的基本原理及通信方式。
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，加深对单片机串行口工作原理和程序设计的理解。
二、实验原理串行通讯是指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，串行通讯的通信线路简单，成本低，适用于远距离通信。
串行通讯主要有两种通信方式：异步通信和同步通信。
1. 异步通信异步通信中，每个字符之间没有固定的时钟同步，而是通过起始位和停止位来标识字符的开始和结束。
每个字符由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。
2. 同步通信同步通信中，数据传输过程中有固定的时钟同步信号，发送方和接收方通过同步时钟来保证数据传输的准确性。
三、实验设备1. 单片机最小系统教学实验模块2. 数码管显示模块3. 串行数据线4. 电脑四、实验内容1. 单片机串行口初始化首先，我们需要对单片机串行口进行初始化，包括设置波特率、通信方式、数据位、停止位等。
2. 数据发送在单片机程序中，编写数据发送函数，将数据通过串行口发送出去。
3. 数据接收编写数据接收函数，从串行口接收数据。
4. 数据显示将接收到的数据通过数码管显示出来。
5. 双机通信通过两套单片机实验模块，实现双机通信。
一台单片机作为发送方，另一台单片机作为接收方。
五、实验步骤1. 将单片机最小系统教学实验模块和数码管显示模块连接到电脑上。
2. 编写单片机程序，初始化串行口，并设置波特率、通信方式、数据位、停止位等。
3. 编写数据发送函数，将数据通过串行口发送出去。
4. 编写数据接收函数，从串行口接收数据。
5. 编写数据显示函数，将接收到的数据通过数码管显示出来。
6. 编写双机通信程序，实现两台单片机之间的通信。
7. 将程序下载到单片机中，进行实验。
六、实验结果与分析1. 通过实验，成功实现了单片机串行口的初始化、数据发送、数据接收和数据显示。
2. 成功实现了双机通信，两台单片机之间可以相互发送和接收数据。
串行通信可以分为两种类型：同步通信、异步通信
串行通信可以分为两种类型：同步通信、异步通信
串行通信可以分为两种类型：同步通信、异步通信 1.异步通信的特点
及信息帧格式：以起止式异步协议为例，下接收端以接收时钟和波特率因子决定一位的时间长度。
下面以波特率因子等于16（接收时钟每16 个时钟
周期，使接收移位寄存器移位一次）、正逻辑为例说明，如（2）当计到8 个时钟时，对输入信号进行检测，若仍为低电平，则确认这是起始位B，而不是干
扰信号。
（3）接收端检测到起始位后，隔16 个接收时钟，对输入信号检测一次，把对应的值作为D0 位数据。
若为逻辑1, 作为数据位1；若为逻辑0，作为数据位0。
（4）再隔16 个接收时钟，对输入信号检测一次，把对应的值作为D1
位数据。
.，直到全部数据位都输入。
（5）检测校验位P（如果有的话）。
（6）接收到规定的数据位个数和校验位后,通信接口电路希望收到停止
位S(逻辑1)，若此时未收到逻辑1，说明出现了错误，在状态寄存器中置帧错误标志。
若没有错误，对全部数据位进行奇偶校验，无校验错时，把数据位从
移位寄存器中送数据输入寄存器。
若校验错，在状态寄存器中置奇偶错标志。
（7）本幀信息全部接收完，把线路上出现的高电平作为空闲位。
（8）当信号再次变为低时，开始进入下一幀的检测。
3、异步通信的发送过程
发送端以发送时钟和波特率因子决定一位的时间长度。
（1）当初始化后，或者没有信息需要发送时，发送端输出逻辑1，即空闲位，空闲位可以有任意数量。
单片机中串行通信的三种类型
单片机中串行通信的三种类型在单片机的世界里，串行通信就像一条小小的高速公路，将各种数据在不同的部件之间传递。
它的基本任务就是让不同的设备能够互相“聊天”，共享信息。
想象一下，如果没有串行通信，单片机和外设之间就像被厚厚的墙隔开了，彼此难以沟通。
因此，了解串行通信的三种主要类型非常重要。
下面，我们就来聊聊这些串行通信的类型吧！1. 异步串行通信1.1 什么是异步串行通信？异步串行通信，顾名思义，就是在数据传输的时候，双方并不需要保持同步。
说白了，就是两头在做各自的事情，偶尔通过约定的信号来“打招呼”。
就像你和朋友在微信上聊天，不需要时时刻刻保持在线，偶尔发个消息就行了。
1.2 异步串行通信的工作原理在这种通信方式中，数据被拆分成一串串的字节，每个字节都会被加上一个起始位和一个停止位。
起始位告诉接收方：“嘿，数据来了！”而停止位则是“这条消息完了！”的信号。
这就像在你发短信时，在开始和结束的时候都留个标记，让对方知道你的信息什么时候开始和结束。
1.3 异步串行通信的应用这种通信方式应用非常广泛，比如我们常用的UART（通用异步收发传输器）就属于这个类别。
UART在我们的生活中几乎无处不在，从电脑的串口到一些简单的传感器都用得上它。
2. 同步串行通信2.1 什么是同步串行通信？同步串行通信和异步串行通信有点像“有组织的队伍”，双方在数据传输的过程中要保持同步。
就是说，你发数据的时候，对方也要准备好接收数据，这就像排队一样，大家都得按顺序来。
2.2 同步串行通信的工作原理在同步通信中，除了数据本身，还需要一个额外的时钟信号来确保数据的准确传输。
可以把时钟信号看作是“指挥棒”，它帮助双方协调一致地进行数据传输。
想象一下在舞台上表演的舞者，大家都得跟着同一个节拍才能跳得整齐划一。
2.3 同步串行通信的应用同步串行通信的速度通常比异步串行通信快，因为它减少了数据传输过程中的额外开销。
常见的同步串行通信协议包括SPI（串行外设接口）和I2C（集成电路间接口）。
PLC与单片机之间的串行通信实现方法探讨
PLC与单片机之间的串行通信实现方法探讨随着工业自动化的不断发展，PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）和单片机作为常用的控制设备，扮演着越来越重要的角色。
在实际的工业生产中，PLC和单片机往往需要进行数据的交互和通信，以实现对工艺过程的控制和监测。
而在这种通信中，串行通信被广泛应用。
本文将探讨PLC和单片机之间的串行通信实现方法，以期为实际应用提供一些参考。
一、串行通信概述串行通信是指在数据传输中，比特按照一定的顺序进行传送，也就是每次只传送一个比特位。
与之相对应的是并行通信，其数据在传输时多个比特同时传送。
在实际工业控制系统中，串行通信由于线缆布置简单、传输距离远和干扰小等特点而得到了广泛的应用。
串行通信包含同步和异步两种方式。
在同步串行通信中，发送和接收设备通过一个时钟信号实现同步传输。
而在异步串行通信中，传输的数据通过起始位和停止位的表示来进行同步。
在工业控制系统中，由于同步通信受到时钟信号的限制，一般采用异步串行通信的方式。
二、PLC与单片机之间的串行通信现在让我们来讨论PLC与单片机之间的串行通信。
PLC作为工业控制中的核心设备，通常负责控制和监测生产过程。
而单片机则常用于硬件控制和数据的采集。
在工业控制系统中，PLC和单片机之间需要进行数据的交互和通信，以实现工艺过程的控制和监测。
在实际的应用中，PLC与单片机之间的串行通信一般采用RS-232、RS-485、Modbus等通信协议。
RS-232是一种传统的串行通信标准，其传输距离较短，一般在15米左右。
RS-485则是一种适用于远距离传输的串行通信标准，其传输距离可以达到1200米。
而Modbus是一种通信协议，广泛应用于工业控制系统中，其采用主从架构，支持点对点和多点通信。
1、使用串口通信模块在实际应用中，我们可以在PLC和单片机上分别搭载串口通信模块，通过串口通信模块实现两者之间的数据交互。
简述并行、串行、异步、同步通信原理
标题：并行、串行、异步、同步通信原理解析一、介绍并行、串行、异步、同步通信的概念1. 并行通信：指多个数据信号在同一时刻通过不同的传输路径传输，在数据传输过程中，多个信号可以同时进行传输，从而提高数据传输效率。
2. 串行通信：指数据信号按照顺序一个接一个地通过同一传输路径传输，在数据传输过程中，数据信号只能依次进行传输，适用于长距离传输和节约传输线路资源。
3. 异步通信：指数据传输时没有固定的时钟信号，数据在发送方和接收方之间按照不规则的时间间隔传输，需要通过起始位和停止位来标识数据的起始和结束。
4. 同步通信：指数据传输时需要有固定的时钟信号，数据在发送方和接收方之间按照固定的时间间隔传输，需要通过时钟信号进行同步。
二、并行通信的原理及特点1. 原理：多个数据信号同时通过不同的传输路径传输。
2. 特点：1) 传输速度快：由于多个数据信号同时进行传输，因此传输速度相对较快。
2) 传输距离有限：由于多条传输路径之间的信号相互干扰，因此传输距离相对较短。
3) 成本较高：需要多条传输路径和大量的接口，成本相对较高。
三、串行通信的原理及特点1. 原理：数据信号按照顺序一个接一个地通过同一传输路径传输。
2. 特点：1) 传输速度慢：由于数据信号只能依次进行传输，因此传输速度相对较慢。
2) 传输距离远：适用于长距离传输，可以节约传输线路资源。
3) 成本较低：只需要一条传输路径和少量的接口，成本相对较低。
四、异步通信的原理及特点1. 原理：数据传输时没有固定的时钟信号，数据在发送方和接收方之间按照不规则的时间间隔传输。
2. 特点：1) 灵活性高：数据传输时间不固定，可以根据实际需要进行调整。
2) 精度较低：由于没有固定的时钟信号，数据传输的精度相对较低。
3) 适用于短距离传输：由于数据传输精度较低，适用于短距离传输和数据量较小的情况。
五、同步通信的原理及特点1. 原理：数据传输时需要有固定的时钟信号，数据在发送方和接收方之间按照固定的时间间隔传输。
异步串行通讯和同步串行通讯区别
在计算机系统中，CPU和外部通信有两种通信方式：并行通信和串行通信。
而按照串行数据的时钟控制方式，串行通信又可分为同步通信和异步通信两种方式。
1、异步串行方式的特点
所谓异步通信，是指数据传送以字符为单位，字符与字符间的传送是完全异步的，位与位之间的传送基本上是同步的。
异步串行通信的特点可以概括为：
①以字符为单位传送信息。
②相邻两字符间的间隔是任意长。
③因为一个字符中的比特位长度有限，所以需要的接收时钟和发送时钟只要相近就可以。
④异步方式特点简单的说就是：字符间异步，字符内部各位同步。
2、异步串行方式的数据格式
异步串行通信的数据格式如图8-1所示，每个字符（每帧信息）由4个部分组成：①1位起始位，规定为低电0；
②5～8位数据位，即要传送的有效信息；
③1位奇偶校验位；
④1～2位停止位，规定为高电平1。
图1异步串行数据格式
3、同步串行方式的特点
所谓同步通信，是指数据传送是以数据块（一组字符）为单位，字符与字符之间、字符内部的位与位之间都同步。
同步串行通信的特点可以概括为：
①以数据块为单位传送信息。
②在一个数据块（信息帧）内，字符与字符间无间隔。
③因为一次传输的数据块中包含的数据较多，所以接收时钟与发送进钟严格同步，通常要有同步时钟。
4、同步串行方式的数据格式
同步串行通信的数据格式如图8-2所示，每个数据块（信息帧）由3个部分组成：①2个同步字符作为一个数据块(信息帧)的起始标志；
②n个连续传送的数据
③2个字节循环冗余校验码(CRC)
图2同步串行数据格式。
串行通信的基本概念
微型计算机基本原理与接口技术
接收数据
1.2 串行通信的基本概念
收/发时钟频率＝n×波特率 n一般取值为1、16、32、64 异步通信中，常取n＝16 同步通信中，则取n＝1
接口技术
1.2 串行通信的基本概念 3.信号的调制和解调
接口技术
调制器（modulator）将数字信息转换成模 拟（音频）信息，然后通过电话线传输到接 收方。
例9.1：某计算机串行通信的数据传送速率 是960字符/秒，而每个字符含有1位起始位， 1位停止位，7位数据位，1位偶校验位，问 传送的波特率是多少？
1.2 串行通信的基本概念 （2）收/发时钟
接口技术
并－串移位寄存器 通信线路 串－并移位寄存器
发 送 时 钟 发送缓冲器
接
收
时
接收缓冲器
钟
发送数据
同步 字符1
同步 字符2
数据 字符
CRC1 CRC2
地 址 标志
符
符
数据 字符
CRC1
CRC2
标志 符
双同步 格式
SDLC
接口技术
2．异步串行通信 异步串行通信是指发送端和接收端在相同的波 特率下，不需要严格地同步。
空闲状态
起
字始
数据位
位
符 （1位） （5、6、7、或8）
奇停 偶止 位位
（1位） （1 1.5 2）
发送器
A
接收器
半双工方式
发送器
B
接收器
接口技术
（3）全双工（Full-duplex）方式
全双工方式采用两根数据传输线，允许数据同 时进行双向传送。
发送器
A
接收器
全双工方式
单片机的通信方式
单片机的通信方式单片机通信是指单片机之间的数据传输方式，用于各种嵌入式应用。
通信方式有很多，常用的有串行通信方式和并行通信方式。
1. 串行通信串行通信方式是指在同一时刻只有一个数据位在传输的通信方式。
串行通信可以分为同步串行通信和异步串行通信。
异步串行通信通常用于短距离通信和低速通信，因为异步通信需要使用更多的数据位来描述数据，需要更长的时间来传输。
同步串行通信通常用于高速通信和长距离传输。
同步通信使用一个时钟信号来同步传输的数据，这样数据传输速度比异步通信快。
并行通信方式是指在同一时刻多个数据位同时传输的通信方式。
并行通信速度比串行通信速度快，但需要使用更多的线路。
并行通信通常用于高速通信和高速数据传输，如网络、计算机等系统。
3. I2C通信I2C通信是一种具有双向数据传输和同步时序的串行通信方式，常用于连接多个外设到单片机。
I2C通信采用两根线路和多个地址和设备来实现通信。
SPI通信是一种快速、高效、双向的串行通信方式。
SPI通信采用四根线路来实现通信，这些线路包括：时钟线、数据线、主从选择线和片选信号线。
SPI通信通常用于高速数据传输和控制数据的传输。
CAN通信是一种适用于工业控制和汽车控制等领域的串行通信协议。
CAN通信用于处理较大量的数据，通信速度较快，主要支持多个节点之间的独立通信。
CAN通信采用特定的通信协议来处理信息，保证通信正常。
CAN通信通常包括两个节点，即发送者和接收者。
总之，单片机通信是嵌入式系统中非常重要的功能，有多种不同的通信方式和协议，可以根据不同的应用场合和需求进行选择。
简述并行通信、串行通信、同步通信、异步通信、单工、双工、半双工的概念
简述并行通信、串行通信、同步通信、异步通信、单工、
双工、半双工的概念
并行通信：
并行通信是指在意义上，在某一时刻内，多个信号共同在线上传播的通信方式，也就是将多个信号同时传输。
串行通信：
串行通信指用一条线的同步调制方式进行通信，将一位一位地传送信号，传输的信号常量用时间的顺序来编码，编码过程按比特串的形式完成，理论上可以传输不同类型的传输数据。
同步通信：
同步通信是指在通信动作前，双方进行信号同步，挥手确认等动作，双方经过一段时间的连接和同步，在同一时刻建立起通信的通信方式。
异步通信：
异步通信是指发送和接收信息时，双方传输速度不必完全相同，接收一定的信息缓冲并定时发送。
单工：
单工是单个方向传输数据的方式，可以是发送端或接收端只能传输信息，而不能双向传输，也就是在单工方式下，一端只能发送，另一端只能接收，无法进行反向传输。
双工：
双工模式又被称为全双工，即支持双向同时传输数据的模式，
也是发送端和接收端之间的双向传输，发送端可以发送信息，接收端可以接收信息，而且可以随时进行反向传输。
半双工：
半双工模式也称作半全双工，在半双工模式里，两台电脑之间不能同时进行传输，只能一台传输，另一台只能接收，此时如果想要发送方和接收方相互改变，就需要事先建立一个同步的机制，以确定发送方和接收方谁先发送、谁后接收。
什么是电路中的串行通信和并行通信
什么是电路中的串行通信和并行通信电路中的串行通信和并行通信是两种常见的数据传输方式，用于将信息从一个地方传递到另一个地方。
本文将详细介绍串行通信和并行通信的定义、原理和应用。
一、串行通信的概念及原理串行通信是指通过一个信道，按照固定的顺序逐位传输数据的通信方式。
在串行通信中，数据是一个位接一个地依次传输的，通过时钟信号来同步传输速度。
串行通信的主要特点是传输速率相对较慢，但需要的传输线较少。
在串行通信中，数据是以二进制的形式传输的，常用的传输形式包括异步串行通信和同步串行通信。
异步串行通信是一种基于起始位和停止位的方式，每个字节的数据之间以字节间隔进行传输。
同步串行通信是基于时钟信号进行数据传输，数据以比特为单位进行同步传输。
二、串行通信的应用串行通信广泛应用于各种领域，例如计算机、通信、工业控制等。
以下是几个常见的串行通信应用：1. 计算机串口通信：在计算机领域中，串口通信是一种常见的串行通信方式，用于连接计算机和外部设备，如打印机、调制解调器等。
2. 串行网络通信：在计算机网络中，串行通信用于在不同网络设备之间传输数据。
典型的例子是以太网中的串行数据传输。
3. 工业自动化控制：在工业控制系统中，串行通信常用于传输控制信号和传感器数据。
它可以在不同的设备和传感器之间进行高效的数据传输。
三、并行通信的概念及原理并行通信是指通过多个信道，同时传输多个比特数据的通信方式。
在并行通信中，数据的每个比特都通过独立的线路传输，同时进行。
并行通信的主要特点是传输速率相对较快，但需要更多的传输线。
在并行通信中，数据的位数通常是固定的，常用的包括8位、16位和32位等。
并行通信通常使用并行接口连接多个设备，其中每个设备都有自己的数据线。
四、并行通信的应用并行通信也广泛应用于各种领域。
以下是几个常见的并行通信应用：1. 高速数据传输：由于并行通信具有更快的传输速率，它常用于高速数据传输，如视频传输、图像处理等。
2. 并行计算：在并行计算中，多个处理器同时进行计算任务，通过并行通信来传递计算结果，以提高计算效率。
串行同步,异步接口
串行同步/异步接口SPI: Serial peripheral interface 接口设备间通信的同步串行接口，常用于嵌入式系统中芯片间的通信。
SPI采用主从结构，主设备控制时钟信号来发送和接收数据，从设备根据时钟信号进行发送和接收。
I2C(Inter-integrated circuit)接口是基于一种同步串行传输的通信协议，用于连接集成电路芯片。
这个接口中，每个设备都有唯一的地址，此接口采用双线结构，一根时钟信号，一根数据传输。
USB Universal serial bus: 接口是一种用于连接计算机和外部设备的通信接口。
USB采用四线制，其中两根线用于发送和接收数据，一根用于时钟，一根用于供电。
UART是一种串行异步接口，universal asynchronous receiver /transmitter, 用于计算机和外部设备之间传输数据。
接口采用两线制，一根发送数据，一根接收数据。
RS232 Recommend standard 232, 通用的串行异步接口标准，用于计算机和外部设备之间的数据传输。
接口采用双线制，其中一个发送数据，另一个接收数据。
在传送数据时，发送设备和接收设备需要通过特定的数据格式和控制信号进行同步。
串行光纤接口是通过光纤传输数据的接口，具有高速，长距离传输的特点，常见的有Fiber Channel 和Gigabit ethernet。
XFI 和SFI 都是高速串行接口，但是物理层和电气特性不同。
XFI接口是10G 以太网物理层接口，而SFI 接口是SONET/SDH 物理层接口。
此外，XFI接口使用的单模光纤，SFI使用的是多模光纤。
Fiber channel 是一种高速，可靠的串行光纤接口，用于连接存储设备和计算机等设备。
采用光纤传输，具有高宽带，低延迟，长距离传输等特点，适用于数据中心等高性能计算场景。
Gigabit ethernet 是一种高速局域网接口，采用光纤传输，具有高速可靠，低延迟的特点。
同步通信与异步通信区别
1.并行传输：字符编码的各位（比特）同时传输；2.串行传输：将组成字符的各位串行地发往线路；有两种传输方式：1）同步传输；2）异步传输；串行数据通信的方向性结构有三种：1）单工；2）半双工；（I2C)3）全双工；(UART)1).同步通信原理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。
这里的信息帧与异步通信中的字符帧不同，通常含有若干个数据字符。
采用同步通信时，将许多字符组成一个信息组，这样，字符可以一个接一个地传输，但是，在每组信息（通常称为帧）的开始要加上同步字符，在没有信息要传输时，要填上空字符，因为同步传输不允许有间隙。
在同步传输过程中，一个字符可以对应5～8位。
当然，对同一个传输过程，所有字符对应同样的数位，比如说n位。
这样，传输时，按每n位划分为一个时间片，发送端在一个时间片中发送一个字符，接收端则在一个时间片中接收一个字符。
同步传输时，一个信息帧中包含许多字符，每个信息帧用同步字符作为开始，一般将同步字符和空字符用同一个代码。
在整个系统中，由一个统一的时钟控制发送端的发送和空字符用同一个代码。
接收端当然是应该能识别同步字符的，当检测到有一串数位和同步字符相匹配时，就认为开始一个信息帧，于是，把此后的数位作为实际传输信息来处理。
2).异步通信原理异步通信是一种很常用的通信方式。
异步通信在发送字符时，所发送的字符之间的时间间隔可以是任意的。
当然，接收端必须时刻做好接收的准备。
发送端可以在任意时刻开始发送字符，因此必须在每一个字符的开始和结束的地方加上标志，即加上开始位和停止位，以便使接收端能够正确地将每一个字符接收下来。
异步通信的好处是通信设备简单、便宜，但传输效率较低（因为开始位和停止位的开销所占比例较大）。
3).同步通信与异步通信区别：(1)同步通信要求接收端时钟频率和发送端时钟频率一致，发送端发送连续的比特流；异步通信时不要求接收端时钟和发送端时钟同步，发送端发送完一个字节后，可经过任意长的时间间隔再发送下一个字节。
串行通信
串口是串行接口（serial port）的简称，也称为串行通信接口或COM接口。
串口通信是指采用串行通信协议（serial communication）在一条信号线上将数据一个比特一个比特地逐位进行传输的通信模式。
串口按电气标准及协议来划分，包括RS-232-C、RS-422、RS485等。
1.串行通信在串行通信中，数据在1位宽的单条线路上进行传输，一个字节的数据要分为8次，由低位到高位按顺序一位一位的进行传送。
串行通信的数据是逐位传输的，发送方发送的每一位都具有固定的时间间隔，这就要求接收方也要按照发送方同样的时间间隔来接收每一位。
不仅如此，接收方还必须能够确定一个信息组的开始和结束。
常用的两种基本串行通信方式包括同步通信和异步通信。
1.1串行同步通信同步通信（SYNC:synchronous data communication）是指在约定的通信速率下，发送端和接收端的时钟信号频率和相位始终保持一致（同步），这样就保证了通信双方在发送和接收数据时具有完全一致的定时关系。
同步通信把许多字符组成一个信息组（信息帧），每帧的开始用同步字符来指示，一次通信只传送一帧信息。
在传输数据的同时还需要传输时钟信号，以便接收方可以用时针信号来确定每个信息位。
同步通信的优点是传送信息的位数几乎不受限制，一次通信传输的数据有几十到几千个字节，通信效率较高。
同步通信的缺点是要求在通信中始终保持精确的同步时钟，即发送时钟和接收时钟要严格的同步（常用的做法是两个设备使用同一个时钟源）。
在后续的串口通信与编程中将只讨论异步通信方式，所以在这里就不对同步通信做过多的赘述了。
1.2串行异步通信异步通信（ASYNC:asynchronous data communication），又称为起止式异步通信，是以字符为单位进行传输的，字符之间没有固定的时间间隔要求，而每个字符中的各位则以固定的时间传送。
在异步通信中，收发双方取得同步是通过在字符格式中设置起始位和停止位的方法来实现的。
单片机基础知识分享：什么是同步通信和异步通信？
单片机基础知识分享：什么是同步通信和异步通信？
在计算机系统中，串行通信的分类
按照串行数据的时钟控制方式，串行通信可分为同步通信和异步通信两类。
1. 异步通信(Asynchronous Communication)
在异步通信中，数据通常是以字符为单位组成字符帧传送的。
字符帧由发送端一帧一帧地发送，每一帧数据均是低位在前，高位在后，通过传输线被接收端一帧一帧地接收。
发送端和接收端可以由各自独立的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟彼此独立，互不同步。
在异步通信中，接收端是依靠字符帧格式来判断发送端是何时开始发送，何时结束发送的。
字符帧格式是异步通信的一个重要指标。
字符帧(Character Frame)
字符帧也叫数据帧，由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位等4部分组成，
波特率(baud rate)
异步通信的另一个重要指标为波特率。
波特率为每秒钟传送二进制数码的位数，也叫比特数，单位为b/s，即位/秒。
波特率用于表征数据传输的速度，波特率越高，数据传输速度越快。
但波特率和字符的实际传输速率不同，字符的实际传输速率是每秒内所传字符帧的帧数，和字符帧格式有关。
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，一次通信只传输一帧信息。
这里的信息帧和异步通信的字符帧不同，通常有若干个数据字符，如图8.4所示。
图8.4(a)为单同步字符帧结构，图8.4(b)为双同步字符帧结构，但它们均由同步字符、数据字符和校验字符CRC 三部分组成。
在同步通信中，同步字符可以采用统一的标准格式，也可以由用户约定。
第6章--串行接口及串行通信技术
第 n字 符 帧 8位 数 据
停 奇偶 止 校验 位
D7 0/1 1 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 0/1 1
空闲位 111
第 n＋ 1字 符 帧
起
始 位
8位 数 据
0 D0 D1 …
图6.3 异步通信帧格式
第9章 串行接口及串行通信技术
(1) 起始位：在没有数据传送时，通信线上处于逻 辑“1”状态,当信号变为0时表示起始位。
实际用户并不一定用到RS- 232C标准的全部信号 线，常常使用9针非标准连接器替代25针连接器，称 为DB-9。
第9章 串行接口及串行通信技术
方向 到DCE 到DTE 到DTE 到DTE
到DCE 到DCE 到DTE 到DTE 到DCE 到DCE
名称
第2路发送数据 发送时钟
第2路接收数据 接收时钟 未用
例：当约定为奇校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数 之和应为奇数；当约定为偶校验时，数据中“1”的个数与校验位“1” 的个数之和应为偶数。接收方与发送方的校验装置和方式应一致。接 收字符时，对“1”的个数进行校验，若二者不一致，则说明传输数据 过程中出现了差错。
第9章 串行接口及串行通信技术
同时传送的通信方法，如图6.1所示。 特点：传输控制简单、速度快。但距离长时传输线多，成本高。
2）串行通信 串行通信是指构成信息的二进制字符的各位数据一位一位顺序地
传送的通信方式，如图6.2所示。 特点：传输控制复杂、速度慢，但传输线少，成本低。
第9章 串行接口及串行通信技术
P0.7
微型 计算机 (89C51)
把数字信号转换成模拟信号，然后送到通信线路上去。 2）解调器
串行通信协议
串行通信协议串行通信是一种在计算机系统中广泛使用的数据传输方式，它通过一根传输线路逐位地传送数据，相比并行通信具有更简单、更经济的优势。
在串行通信中，数据按照一定的协议进行传输，而串行通信协议则是规定了数据传输的格式、时序、电气特性等规范，以确保数据的可靠传输。
本文将介绍串行通信协议的基本原理、常见类型以及应用场景。
首先，串行通信协议可以分为同步和异步两种类型。
同步串行通信协议是指在数据传输过程中，发送端和接收端需要通过时钟信号进行同步，以确保数据的稳定传输。
常见的同步串行通信协议包括SPI（Serial Peripheral Interface）、I2C（Inter-Integrated Circuit）和RS-232等。
而异步串行通信协议则是指数据传输过程中不需要时钟信号同步，而是通过起始位、数据位、校验位和停止位等组合来进行数据传输。
常见的异步串行通信协议包括UART（Universal AsynchronousReceiver/Transmitter）和USB（Universal Serial Bus）等。
其次，串行通信协议在实际应用中具有广泛的应用场景。
在嵌入式系统中，SPI和I2C协议常用于连接微控制器与外围设备，如存储器、传感器等，实现数据的快速传输和通信。
而在计算机外设接口中，USB协议则成为了连接键盘、鼠标、打印机、摄像头等外部设备的标准接口，实现了设备之间的高速数据传输和通信。
另外，在工业控制领域，RS-232和RS-485等协议被广泛应用于PLC （Programmable Logic Controller）、传感器、执行器等设备之间的通信，实现了工业自动化控制系统的稳定运行。
最后，随着物联网、人工智能、自动驾驶等新兴技术的快速发展，对串行通信协议的需求也日益增加。
未来，串行通信协议将继续发展，以适应更多元化、复杂化的应用场景，同时也需要更加严格的协议标准和更可靠的数据传输技术，以满足不断增长的数据传输需求。
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串行接口同步通信协议[摘要]：接口在微型计算机系统的设计和应用中占有极为重要的地位。
在微型计算机系统中，CPU要与存储器和输入/输出设备之间交换信息，这些信息的交换要借助接口来实现。
接口是沟通微处理机和外部设备之间的桥梁，它减轻了CPU的负担，使CPU能够充分的发挥任务管理和逻辑判断作用，使CPU和外部设备能更加协调的完成输入/输出工作，从而提高整机的工作效率和系统功能。
串行接口是使用串行方式进行数据传输的输入/输出接口，根据在串行通信中数据的定时的不同，串行通信可分为同步通信和异步通信。
同步通信中为保证通信的正确，发送装置和接收装置事先必须有一个双方共同遵守的协议，这就是串行接口同步通信协议。
[关键词]：输入/输出接口，串行接口，同步通信，协议，SDLC/HDLC 规程一、串行接口在计算机领域内，有两种数据传送方式：串行传送和并行传送。
并行数据传送中，数据在多条并行1比特宽的传输线上同时由源传送到目的，这种传送方式也称为比特并行或字节串行。
串行数据传送中，数据在单条1比特宽的传输线上，1比特1比特的按顺序分时传送。
串行通信一般使用在计算机与计算机之间、计算机和远程终端之间、终端与终端之间的通信中，传输距离通常从几米到数千公里。
与典型设备相关的串行接口，数据传输的速率每秒在0～2百万比特的范围内。
串行传输的速率和距离成反比，数据传输速率和距离的关系如图所示。
串行通信接口的信号电平常采用RS-232-C信号电平或20mA 电流环路操作方法。
串行数据的发送由发送时钟控制。
数据发送过程：把并行的数据序列送入移位寄存器，然后通过移位寄存器由发送时钟触发进行移位输出，数据位的时间间隔可由发送时钟周期来划分。
发送时钟、待发送的二进制数据和出现在传输线上的信号波形三者的关系如图所示。
串行数据的接收由接收时钟检测，接收数据的过程：把由传输线送来的串行数据序列由接收时钟作为输入移位寄存器的触发脉冲，逐位打入移位寄存器，接收过程就是将串行数据序列逐位移入移位寄存器而装配成为并行数据序列的过程。
接收时钟、传输线上送来的数字信号波形和接收器检测到的二进制数据序列三者的对应关系如图所示。
二、同步传送高速通信要求采用同步传送。
同步通信如果具有适当的电气连接，很容易达到500kbps的传输速度。
同步通信发送端和接收端必须用共同的时钟源才能保持它们之间的准确同步。
同步传输时，每个字符没有起始位和停止位，它不是用起始位来标志字符的开始，而是用一串特定的二进制序列，称为同步字符，去通知接收器串行数据的第一位何时到达。
然后，串行数据信息以连续的形式发送，每个时钟周期发送1位数据。
接收器搜索到同步字符后，才开始接收数据位。
因此，同步传输时数据成批连续发送，信息字符间不留空隙，它严格按照约定的速率发送和接收。
发送器在发送数据过程中，如果出现没有准备好发送数据的情况，发送装置就会发送同步字符来填充。
同步传送的成批数据称为数据流或数据场。
同步传送为保持发送端和接收端的同步，发送器和接收器不能采用独立的局部时钟，接收时钟是从接收数据流分离出来的。
为达到接收和发送的准确同步，其中一个方法是采用编码和解码的原理，即在发送端利用编码器把要发送的数据和发送时钟组合在一起，通过传输线发送到接收端，在接收端再用解码器从数据流中分离出接收时钟。
常用的编码解码器有曼彻斯特编码解码。
三、同步通信规程同步通信规程可以分为两类，一类是面向字符型的规程，另一类是面向比特型的规程。
（一）面向字符型的规程面向字符型的规程于1960年就制定了。
这类规程又分为基本型和扩充型两种，扩充型又分为全双工会话型和代码透明型。
国际标准化组织ISO制定的基本型通信规程BASIC，以及IBM公司制定的双同步通信规程BISYNC都是面向字符型的通信规程。
这种规程的特点是：规定几个字符作为传输控制的专用字符，信息长度是8的整数倍，传输速率为200～4800bps。
（二）面向比特型的通信规程面向比特型的通信规程是1969年由IBM公司首先提出的。
这种规程的特点是没有规定专用的传输控制字符，而是由一些比特组合作为传输控制用，其信息长度可变，而且不是字符编码的整数倍，其传输速率可达到2400bps以上。
面向比特型的通信规程有：IBM公司制定的同步数据链路控制规程SDLC，ISO制定的高级数据链路控制规程HDLC，美国国家标准化协会ANSI制定的先进数据通信规程ADCCP，CCITT的建议书也是HDLC的变体之一。
1、SDLC/HDLC规程SDLC/HDLC规程是当前同步通信普遍采用的规程，有很多可编程通用串行I/O接口支持这类规程，它将很有可能成为最广泛应用的网络物理层协议，特别是很多单片机都配备支持这种规程的串行I/O通道。
SDLC和HDLC两种规程的格式是一样的，只是在某些技术细节上两者有区别。
SDLC/HDLC规程是以帧为单位传送信息的。
一帧信息是若干场组成的。
首先是起到同步字符作用的标志场，简称为F场；其后跟着地址场，简称为A场；地址场后是控制场，简称为C场；控制场后才是信息场，简称为I场；再后是16位的帧校验场，简称为FC场；最后是结束标志。
由此看出，SDLC/HDLC规程的标志字符是帧的边界，接收器搜索到标志符后开始一帧信息的接收。
以结束标志来作为一帧的结束，接收器一旦收到结束标志，前面的16位就用作CRC循环冗余校验码，以便确定前面传送过程中是否出现了错误。
SDLC/HDLC规程的所有场都是由最低有效位开始传送的。
（1）SDLC/HDLC规程的标志场SDLC/HDLC规程的标志符是一个字节长，其格式为01111110，即两个0中间夹着6个连续的1。
一帧信息以标志符为起始，并以标志符作为结束。
为了使数据具有透明性，即任何数据均能传输，又要使标志符具有唯一性，即在数据序列中不能再出现标志符格式的序列，在发送一方要采用“0比特插入技术”，即发送方发送信息帧时，对于除标志符以外的所有信息，只要遇到5个连续的1，就在其后自动的插入1个0。
接收时为恢复信息的原来格式，在接收方面要采用“0比特删除技术”，即除标志符外，当连续接收到5个1时，就自动删除1个0。
“0比特插入/删除技术”分别由发送器和接收器用硬件方法来实现。
按规程规定，插入的0不参加CRC循环冗余校验。
（2）SDLC/HDLC规程的地址场和控制场SDLC规程的地址场和控制场都是1个字节长，而HDLC规程的地址场可以为任意字节，控制场可以为1个字节或2个字节。
接收方通过检查每一个地址字节的第一位确定地址字节数。
若第一位为0，则后面还跟有1个地址字节；若第一位为1，则此字节就是最后一个地址字节。
控制场的字节数也是通过检查第一个字节的第一位确定的。
若第一位为0，则控制场是2个字节长；否则就是1个字节长。
当由SDLC/HDLC规程支持的网络实现通信时，都是由一个主站和一个或多个次站组成，次站之间不能直接通信。
次站通常不只一个，每个次站分配有地址，主站发向次站的信息帧必须有次站的地址，即地址场。
各个次站都可以收到主站发出的地址场，然后与自己的地址相比较，只有与主站发出的地址一致时，次站才能可是接收信息场。
（3）SDLC/HDLC规程的信息场控制场后跟着信息场，信息场就是要传送的信息。
信息场的长度可以从0位到存储器能够处理的最大位数，即信息的长度不是字符的整数倍。
信息场可以是任意数目和任意模式的二进制位。
（4）SDLC/HDLC规程的帧校验场在信息场后紧跟着两个字节的CRC校验场。
SDLC/HDLC规程只能用CRC进行差错校验，其生成多项式为：X16＋X12＋X5＋1，是16位的，CRC字符是两个字节。
除了标志场和自动插入的0比特之外，所有信息均参加CRC 计算。
（5）SDLC/HDLC规程的异常结束标志SDLC/HDLC规程不允许信息中间有空白，也不能像其它同步规程那样，当信息跟不上的时候自动插入同步字符。
所以要求发送器在数据发送的开头就必须将全部数据都准备在缓冲区中。
若发送过程中数据没有准备好，则发送器将会作无数据发送处理，即发送一个异常结束字符，或称为失效字符。
接收器收到异常结束字符后，自动将本帧作废。
在SDLC规程中，异常结束字符是8个连续的1；在HDLC规程中，异常结束字符是7个连续的1。
在异常结束字符中不能使用“0比特插入/删除技术”。
SDLC/HDLC规程规定，当一帧结束而发送器仍处于开放时，发送器可以发送连续的标志符序列，表示器件空闲状态。
当发送器被禁止时，传输线就出现连续的高电平，表示线路空闲。
2、几种常用的同步串行传输格式同步通信由于采用的同步手段和同步字符的不同，存在着不同的格式结构。
对同步字符的检测和同步控制，在串行I/O接口芯片内部进行，称为内同步。
内同步又分为单同步和双同步两种，单同步只有一个字节的同步字符，双同步有两个字节的同步字符。
SDLC/HDLC规程就是内同步的一种。
外同步是指对同步字符的检测在串行接口电路芯片外部进行的，当外部硬件电路检测到同步字符时，就给串行接口发来一个同步信号SYNC，当I/O接口接收到同步信号后，立即开始接收信息。
几种同步串行传输格式如图所示。
四、结束语在微型计算机串行同步通信中，通信协议是为了保证串行同步通信的正确，发送装置和接收装置事先约定的一个要求双方共同遵守的协议。
在串行接口同步通信协议的约束下，发送方与接收方有条不紊的进行信息的传送。
其中SDLC协议和HDLC协议是使用最为广泛的串行接口同步通信协议。
参考文献：[1]《微型计算机接口技术》李大友主编高等教育出版社[2]《SDLC/HDLC协议》章铭著[3]《微型计算机接口》韩涛著。