第9章 串行通信技术
串行通信及串行扩展技术
传感器数据采集
01
串行通信接口可以连接各种模拟或数字传感器，实现数据的实
时采集和传输。
数据处理与存储
02
通过串行通信将采集到的数据传输到上位机或数据中心，进行
进一步的处理、分析和存储。
系统监控与控制
03
串行通信可用于实现远程监控和控制，提高数据采集系统的灵
活性和可维护性。
在远程监控系统中的应用
01
特点
传输线少，成本低，适用于远距 离通信，但传送速度较慢。
串行通信协议
异步通信协议
以字符为单位进行传输，字符间通过 特定的起始位和停止位进行同步。
同步通信协议
以数据块为单位进行传输，通过同步 字符或同步信号实现收发双方的时钟 同步。
串行通信接口标准
RS-232C接口标准
定义了数据终端设备（DTE）和数据通信设备（DCE）之间的接口标准，采用 负逻辑电平，最大传输距离约15米。
串行扩展工作原理
01
数据传输
在串行通信中，数据以位为单位进行传输。发送端将数据按位依次发送
到传输线上，接收端按位接收并组合成完整的数据。数据传输过程中需
要遵循特定的通信协议和数据格式。
02
同步与异步通信
串行通信可分为同步通信和异步通信两种方式。同步通信需要发送端和
接收端保持严格的时钟同步，而异步通信则通过特定的起始位和停止位
无线化发展趋势
无线通信技术的普
及
随着无线通信技术的不断发展， 串行通信逐渐实现无线化，使得 设备间的通信更加灵活方便。
低功耗无线通信技
术
针对低功耗设备的需求，发展出 低功耗无线通信技术，延长设备 的续航时间。
无线通信安全性增
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。
串行通信
串行通信串行通信概述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。
串行通信是其中一种数据通信方式，常使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。
使用串口通信时，发送和接收到的每一个字符目录∙串行通信概述∙串行通行的分类∙串行通信的特点及与并行通信的区别∙串行通信的数据传输方式∙串行通信的调幅方式∙串行通信的数据传输速率∙串行通信概述o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。
串行通信是其中一种数据通信方式，常使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。
使用串口通信时，发送和接收到的每一个字符实际上都是一次一位的传送的，每一位为1或者为0。
∙串行通行的分类o１．同步通信它是一种在发送端发送一个抑抑制载波的双边带信号，而在接收端恢复载波，再进行检波的通信方式。
因为恢复的载波与被接收的信号载波同频同相，故取名为同步通信，也称抑制载波双边带通信。
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。
信息中含有若干个数据字符。
它们均由CRC即同步字符、数据字符和校验字符组成。
同步字符位于帧开头，用于确认数据字符的开始；数据字符位于同步字符之后，个数没有限制，由所需传输的数据块长度来决定；校验字符一般有1到2个，用于接收端对接收到的字符序列进行正确性的校验。
同步通信的缺点是要求发送时钟和接收时钟保持严格的同步。
２．异步通信异步通信有两个比较重要的指标：字符帧格式和波特率。
其数据通常以字符或者字节为单位组成字符帧传送，字符帧由发送端逐帧发送，通过传输线被接收设备逐帧接收。
发送端和接收端可以由各自的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟源彼此独立，互不同步。
串行通信
17
9.2 MCS-51串行口及控制寄存器
一、串行接口控制： 1.数据缓冲器SBUF： 发送SBUF和接收SBUF共用一个地址99H。 1）发送SBUF存放待发送的8位数据，写入SBUF将同 时启动发送。发送指令： MOV SBUF，A 2）接收SBUF存放已接收成功的8位数据，供CPU读取。 读取串行口接收数据指令： MOV A，SBUF
25
9.3 MCS-51串行通信工作方式及应用
4.发送：写入SBUF，同时启动发送，一帧发送结束， TI=1。 接收：REN=1，允许接收。
接收完一帧，若RI=0且停止位为1 (或 SM2=0)，将接 收数据装入SBUF，停止位装入RB8，并使
RI=1；
否则丢弃接收数据，不置位RI。
26
9.3 MCS-51串行通信工作方式及应用
波 特 率
1/12 fosc （固定不变） 2SMOD/32 T1 溢出率 2SMOD/64 fosc 2SMOD/32 T1 溢出率
传 送 位 数
8（数据） 10（起始位、8位数据位、 停止位） 11（第9位为1：地址； 为0：数据） 11位 （同方式2）
发送 端
RXD TXD TXD TXD
接收 端
地线
发送接 收器
接收发数据线 发送接 收器 送器
地线
10
9.1 串行数据通信的基础知识
五、异步串行通信的信号形式：
1、远距离直接传输数字信号，信号会发生畸变， 因此要把数字信号转变为模拟信号再进行传送。 可利用光缆、专用通信电缆或电话线。 方法：通常使用频率调制法（频带传送方式）。
11
9.1 串行数据通信的基础知识
TXD 写入 发 SBUF 送 (a) 时 序 RXD输出
第九章串行通信补充232、485、CAN
RS－485接口可连接成半双工和全双工两种 － 接口可连接成半双工和全双工两种 通信方式。 通信方式。常见的半双工通信芯片有 SN75176、SN75276、 、 、 SN75LBC184 MAX481、MAX483、 、 、 MAX485、MAX487等，全双工通信芯片 、 等 有SN75179、SN75180 、MAX488、 、 、 MAX489、MAX490、MAX491等。通 、 、 等 常采用半双工方式组网应用
RS-232C引脚功能
插针 1* 2* 3* 4* 5* 6* 7* 8* 9，10 11 12 13 14 15* 16 17* 18 19 20* 21* 22* 23* 24* 25 信号名 GND TXD RXD RES CTS DSR SGND DCD 功能说明 保护地 发送数据 接收数据 请求发送 允许发送 数据设备（DCE）准备就绪 信号地(公共回线) 接收线路信号检测 未用，为测试保留 空 辅信道接受线路信号检测 辅信道允许发送 辅信道发送数据 发送信号码元定时（DCE为源） 辅信道接收数据 发送信号码元定时 空 辅信道请求发送 数据终端贮备就绪 信号质量检测 振铃指示 数据信号速率选择 发送信号码元定时（DCE为源） 空 信号方向 对DTE × 出 入 出 入 入 × 入 对DCE 入 出 入 出 出 × 出
DTR
入
出
信号分类
RS-232C信号分为两类： 一类是DTE与DCE交换的信息：TxD和RxD； 另一类是为了正确无误地传输上述信息而设计 的联络信号。
数据发送与接收线
发送数据TxD：通过TxD线，终端将串行数 据由发送端(DTE)向接收端(DCE)发送。按 串行数据格式，先低位后高位的顺序发出。 接收数据RxD：通过RxD线，终端接收从发 送端DTE (或调制解调器)输出的数据。
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
01
02
03
04
05
06
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。
01
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，
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9.2 MCS-51单片机串行通信
MCS-51单片机具有一个全双工的串行异步通信接口。
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
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9.2.1 串行口寄存器结构
)
线
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)
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9.2.2 串行通信控制寄存器
位号 D7
D6
D1
TI（中断标志）
D2 D3
D4
D5
D6
D7
停止位
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32
RXD 位采样脉冲
起始 D0 D1
D2 D3 D4 D5 D6 D7 停止位
RI（中断标志）
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33
三、方式2、方式3
9位数据异步通信方式。 字符帧11位： 1位起始位(低)、8位数据位(D0~D7)、 1位控制位/校验位、1位停止位(高)
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3) 中断允许控制寄存器 IE
位号 D7
D6
D5
D4
位符号 EA
/
/
ES
字节地址：A8H
D3 D2 D1 D0 ET1 EX1 ET0 EX0
ES: 串行口中断允许位 ES=0，禁止串行口中断； ES=1，允许串行口中断。
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9.2 串行口的工作方式
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22
一、方式0
8位同步移位寄存器方式。 RXD (P3.0) ：数据移位的入口和出口。 TXD(P3.1)：移位脉冲输出端。 移位数据：一帧8位。低位在前，高位在后。
TI=1，表示帧字符发送结束。其状态可软件查询，也可申请中 断；
串行通信基础知识
第9章
串行接口及串行通信技术
A 发送器 端
B 接收器 端
图9-5 单工方式
第9章
串行接口及串行通信技术
2．半双工( Half duplex)制式 半双工方式中，通信线路两端的设备都有一个发送 器和一个接收器，如图9-6所示。数据可双方向传送但 不能同时传送，即A端送B端收或B端送A端收，A、B 两端的发送/接收只能通过半双工通信协议切换交替工
送奇偶校验位，它只占帧格式的一位，用于传送数据 的有限差错检测或表示数据的一种性质，是发送和接
收双方预先约定好的一种检验(检错)方式。
第9章
串行接口及串行通信技术
(4) 停止位：字符帧格式的最后部分为停止位，逻辑
“ 1” 电平有效，位数可以是 1 位、 1/2位或 2位。表示一 个字符帧信息的结束，也为发送下一个字符帧信息做
两端协调同步工作，当接收端检测到停止位“1”时，
表示一帧数据已发送和接收完毕。图9-4表示同步通信 的字符
数据 字符1
数据 字符2
…
数据字 符n-1
数据 字符n
校验 字符
校验 字符
图9-4 同步通信数据传送格式
第9章
串行接口及串行通信技术
3．波特率 在串行通信中，发送设备和接收设备之间除了采
第9章
串行接口及串行通信技术
9.1 串行通信基础知识
9.1.1 并行通信和串行通信 1．并行通信 并行通信是指构成信息的二进制字符的各位数据 同时传送的通信方法，如图9-1所示。 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9-2所示。
第9章
串行接口及串行通信技术
有三条，一条用于发送，一条用于接收，一条用于公
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。
单片机原理及其接口技术--第9章 串行接口及串行通信技术
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结
束
单片机原理及其接口技术
位地址 9FH SCON SM0 9EH SM1 9DH 9CH 9BH SM2 REN TB8 9AH RB8 99H TI 98H RI
见表9-1
接收中断标志
发送中断标志
接收数据第9位 发送数据第9位 接收控制 0：禁止
1：允许 1：多机
多机通信 0：双机
教学目标
通过本章教学，要求达到以下目标：
1. 串行通信的基本概念：了解并行/串行通信的
概念；理解串行通信中的异步/同步通信的基 本概念；理解波特率的概念，学会计算波特率 的方法；4了解串行通信的三种制式及校验方 法。
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结
束
单片机原理及其接口技术
2. AT89C51串行口：串行接口结构及其功能；
单片机原理及其接口技术
4. 多机通信原理：理解多机通信的原理、过程
和编制多机通信应用程序的方法。
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结
束
单片机原理及其接口技术
9.1 串行通信基础知识
计算机与外界的信息交换称为通信。通信的基
本方式可分为并行通信和串行通信两种。
所谓并行通信是指数据的各位同时在多根数据
线上发送或接收。
单片机原理及其接口技术
异步通信信息帧格式如图9.4所示。
第n-1字符 帧 奇 偶停 起 校止 始 8位数据 验位 位 第n字符帧 奇 偶 停 校 止 验 位 第n+1字符帧 起 始 位 8位数据
8位数据
空闲位
D7 0/1 1
0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 0/1 1
串行通信技术总结
串行通信技术总结以串行通信技术总结为标题，本文将从串行通信技术的定义、优势和应用领域等方面进行总结。
一、串行通信技术的定义串行通信技术是一种数据传输方式，它将数据位逐个按照顺序进行传输。
与之相对的是并行通信技术，它将数据同时传输多位。
串行通信技术在现代通信领域得到了广泛应用，包括计算机网络、无线通信、物联网等。
二、串行通信技术的优势1. 传输距离远：串行通信技术能够通过一根细而长的线缆传输数据，适用于远距离通信需求。
与并行通信技术相比，串行通信技术能够更好地解决长距离传输的问题。
2. 传输速率高：串行通信技术能够通过改进传输协议和提高传输速率，实现更高的数据传输效率。
随着技术的不断发展，串行通信技术的传输速率已经达到了Gbps级别。
3. 成本低：串行通信技术相对于并行通信技术来说，所需线缆数量较少，硬件成本低，维护成本也低。
因此，在实际应用中，串行通信技术更受欢迎。
三、串行通信技术的应用领域1. 计算机网络：串行通信技术在计算机网络中起到了至关重要的作用。
在局域网和广域网中，常用的串行通信技术包括以太网、同轴电缆和光纤通信等。
这些技术使得计算机可以进行高速的数据传输和互联。
2. 无线通信：串行通信技术也被广泛应用于无线通信领域。
例如，蓝牙技术就是一种串行通信技术，它可以实现不同设备之间的无线数据传输。
此外，串行通信技术也被应用于无线局域网、移动通信等领域。
3. 物联网：物联网是指通过互联网连接各种智能设备的网络。
在物联网中，设备之间的通信往往需要采用串行通信技术。
这是因为串行通信技术可以提供更高的传输效率和可靠性，同时适应物联网中智能设备数量庞大的特点。
4. 工业自动化：在工业自动化领域，串行通信技术也扮演着重要的角色。
例如，Modbus通信协议就是一种基于串行通信技术的工业自动化协议，它被广泛用于工业控制系统中的数据传输。
串行通信技术具有传输距离远、传输速率高和成本低等优势。
在计算机网络、无线通信、物联网和工业自动化等领域都有广泛的应用。
串行通信技术PPT教案学习
2. 同步通信方式（SYNC）
在异步通信中，每个字符都要用起始位和停止位 来使通信双方同步，这些附加的额外信息，使得异步 通信的传输效率不高。在需传输大量数据的场合，为 提高传输效率和速度，常去掉这些附加位，即采用同 步通信SYNC（Synchronous data Communication）
并行通信 串行通信
异步通信 同步通信
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A 发送器
数据 线
B 接收器
A 发送器 接收器
(a)单工方式
数据 线
(b)半双工方式
B 发送器 接收器
A 发送器
数据 线
接收器
数据
(c)线全双工方式
图9.1 串行通信的3种连接方式
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B 接收器 发送器
9.1.2 信号的调制与解调
MODEM是由调制器和解调器合在一起形成的 一个装置，以用作双向通信。MODEM的类型一般 可分为幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相 移键控（PSK）等。当通信波特率小于300bit/s时 ，常采用FSK调制方式。
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9.2 串行通信的接口标准
一个完整的串行通信系统除了对上一节所介 绍的通信规程有所规定外，还必然会涉及到在电 气连接上的接口标准问题。标准化的通用总线结 构能使系统结构化、模块化，大大简化系统软、 硬件设计的工作，因此被普遍采用。本节介绍目 前常用的有代表性的三种串行接口标准。
第11页/共68页
2.接收/发送时钟
异步通信中，大多数串行端口发送和接收的波 特率均可分别设置，由发送器和接收器各用一个 时钟来确定，分别称为发送时钟和接收时钟。为 了有利于收发双方同步，以及提高抗干扰的能力 ，这两个时钟频率fc一般不等于波特率fd，两者之 间的关系为：
第9章 串行通信-1-基于ARM的微机原理与接口技术-陈桂友-清华大学出版社
1/46
第9章 串行通信 本章学习目标
熟悉数据通信的一般概念 掌握USART的结构、工作原理和使用方法 掌握SPI的结构、工作原理和使用方法
2/46
1、STM32 Timer简介
STM32集成了USART、SPI、I2C、USB、CAN等 串行通信部件，可以与外部设备进行串行连接， 实现串行通信功能。
13/46
波特率与比特率
波特率指数据信号对载波的调制速率，它用单 位时间内载波调制状态改变次数来表示，其单 位为波特(Baud)。 波特率与比特率的关系是比特率=波特率×单 个调制状态对应的二进制位数。 在信息传输通道中，携带数据信息的信号单元 叫码元，每秒钟通过信道传输的码元数称为码 元传输速率，简称波特率。波特率是传输通道 频宽的指标。
b)有空闲位时的通信格式
异步通信的格式
9/46
异步传送时，每个字符的组成格式
首先用一个起始位表示字符的开始； 后面紧跟着的是字符的数据字，数据字通常是 7位或8位数据（低位在前，高位在后），在数 据字中可根据需要加入奇偶校验位； 最后是停止位，其长度可以是一位或两位。串 行传送的数据字加上成帧信号的起始位和停止 位就形成了一个串行传送的帧。
3/46
9.1 通信的有关概念
通信：计算机的CPU与外部设备之间，以及 计算机和计算机之间的信息交换。
通信分类：并行通信和串行通信
并行通信和串行通信的连接示意图
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并行通信
以字节（Byte）或字节的倍数为传输单位 一次传送一个或一个以上字节的数据，数据的 各位同时进行传送 适合于外部设备与微机之间进行近距离、大量 和快速的信息交换。计算机的各个总线传输数 据时就是以并行方式进行的。 并行通信的特点就是传输速度快，但当距离较 远、位数较多时，通信线路复杂且成本高。
串行通信技术基础知识
串行通信技术基础知识串行通信技术基础在串行通信中，参与通信的两台或多台设备通常共享一条物理通路。
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。
由于串行端口通常只是定义了物理层的接口规范，所以为确保每次传送的数据报文能准确到达目的地，使每一个接收者能够接收到所有发向它的数据，必须在通信连接上采取相应的措施。
由于借助串行通信端口所连接的设备在功能、型号上往往互不相同，其中大多数设备出了等待接收数据之外还会有其他的任务，例如，一个数据采集单元需要周期性地收集和存储数据；一个控制器需要负责控制计算机或向其他设备发送报文；一台设备可能会在接收方正在进行其他任务时向它发送信息。
因此，必须有能应对多种不同工作状态的一系列规则来保证通信的有效性。
这里所讲的保证串行通信的有效性的方法包括：使用轮询或者中断来检测、接收信息；设置通信帧的起始、停止位；建立连接握手；实行对接收数据的确认、数据缓存以及错误检查等。
一、串行通信基本概念1、连接握手通信帧的起始位可以引起接收方的注意，但发送方并不知道，也不能确定接收方是否已经做好了接收数据的准备。
利用连接握手可以使收发双方确认已经建立了连接关系，接收方已经做好准备，可以进入数据收发状态。
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，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。
连接握手可以通过软件，也可以通过硬件来实现。
在软件连接握手中，发送者通过发送一个字节表明它想要发送数据；接收者看到这个字节的时候，也发送一个编码来声明自己可以接收数据；当发送者看到这个信息时，便知道它可以发送数据了。
接收者还可以通过另一个编码来告诉发送者停止发送。
在普通的硬件握手中，接收者在准备好了接收数据的时候将相应的握手信号线变为高电平，然后开始全神贯注地监视它的串行输入端口的允许发送端。
这个允许发送端与接收者已准备好接收数据的信号端相连，发送者在发送数据之前一直在等待这个信号变化。
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。
串行通信技术总结
串行通信技术总结串行通信技术是一种在计算机和通信领域中广泛应用的数据传输方式。
与并行通信技术相对应，串行通信技术通过一个信道依次传输数据位，而不是同时传输多个数据位。
本文将对串行通信技术进行总结和分析。
串行通信技术具有较高的传输可靠性。
由于数据是按位依次传输的，传输过程中每一位数据都会经过校验和纠错等机制的检测和处理，从而保证数据的准确性。
与并行通信技术相比，串行通信技术能够更好地避免数据传输过程中的干扰和误差。
串行通信技术在长距离传输中具有优势。
由于串行通信技术只需要一个信道传输数据，相比并行通信技术所需的多个信道，串行通信技术能够更好地降低传输成本，并且减少了传输线路的复杂性。
因此，在长距离传输和跨地域通信中，串行通信技术被广泛应用。
串行通信技术还可以实现多路复用。
通过串行通信技术，多个数据流可以通过时间片的方式在同一信道上进行传输，从而提高了信道的利用率。
这种多路复用的方式在资源有限的情况下，能够更好地满足多个用户对数据传输的需求。
串行通信技术还具有较高的灵活性。
由于串行通信技术只需要一个信道，因此能够更好地适应不同设备之间的数据传输需求。
不同设备之间的数据传输速率可能存在差异，而串行通信技术可以根据不同的需求进行调整，从而更好地满足数据传输的要求。
因此，串行通信技术在现代计算机和通信系统中得到了广泛的应用。
总结起来，串行通信技术是一种在计算机和通信领域中广泛应用的数据传输方式。
它具有高传输可靠性、适用于长距离传输、能够实现多路复用以及具有较高的灵活性等特点。
随着科技的不断进步和发展，串行通信技术将在更多领域得到应用，为数据传输提供更可靠、高效的解决方案。
计算机接口与通信第9章 USB 通用串行总线
9．2
USB总线的体系结构 USB总线的体系结构
9.2.1 USB总线的物理接口 USB总线的物理接口 USB总线的物理传输介质由一根４线的电 USB总线的物理传输介质由一根４线的电 缆组成，如图9 所示。其中两条（VBus、 缆组成，如图9-1所示。其中两条（VBus、 GND）用于提供设备工作所需电源。VBus GND）用于提供设备工作所需电源。VBus 在源端的标称电压值为+5V，GND为其对 在源端的标称电压值为+5V，GND为其对 应地线。另两条（V＋、V－）为绞线形式 应地线。另两条（V＋、V 的信号传输线，90 的信号传输线，90 的阻抗。
9.2.3
USB的信号和编码 USB的信号和编码
USB数据收发器包含了发送数据所需的差 USB数据收发器包含了发送数据所需的差 模输出驱动器和接收数据用的差模输入接 收器。 USB输出信号时，差模输出驱动器向USB USB输出信号时，差模输出驱动器向USB 电缆传送USB信号。 电缆传送USB信号。 在信号的低输出状态，驱动器稳态输出值 必须小于0.3V，且要承担1.5K 必须小于0.3V，且要承担1.5K 的负载加到 3.6V电源的灌电流。 3.6V电源的灌电流。 在信号的高输出状态，驱动器稳态输出值 必须大于2.8V，且要承担15K 必须大于2.8V，且要承担15K 的负载到地 的拉电流。
带USB接口的PC（百万） USB接口的PC（百万）
800 700 600 500 400 300 200 100 0 1999 2000 2001 2002 2003 2004
带USB接口的外设（百万） USB接口的外设（百万）
600 500 400 300 200 100 0 1999 2000 2001 2002 2003 2004
串行通信的基本概念概要课件
• 串行通信概述 • 串行通信 • 串行通信接口准 • 串行通信的数据式 • 串行通信的常与解 • 串行通信的展与未展望
01
串行通信概述
串行通信的定 义
01
串行通信是一种数据通信方式， 它通过一条传输线逐位传输数据， 数据在传输线上以位（bit）为单 位顺序传输。
02
在串行通信中，发送端将数据拆 分成一位一位的位流，然后依次 发送，接收端再将这些位流重新 组合成原始数据。
详细描述
无线串行通信技术利用无线电波或红 外线等介质传输数据，具有灵活、便 捷的优点，广泛应用于移动设备、智 能家居等领域。
物联网中的串行通信技术
总结词
物联网中的设备数量庞大，需要高效的串行通信技术进行数据传输。
详细描述
物联网中的串行通信技术需要支持大量设备的连接和数据传输，同时保证数据的安全性和稳定性。在 智能交通、智能农业等领域有广泛应用前景。
信，但实现起来相对复杂且成本较高。
多线制传
总结词
多线制传输是一种数据传输方式，它使用多条信号线 来同时传输多个信号。
详细描述
多线制传输通过使用多条信号线来同时传输多个信号， 可以实现更高的数据传输速率。常见的多线制传输方式 包括差分信号传输和多相时钟信号传输等。差分信号传 输使用一对差分线来传输信号，具有抗干扰能力强、低 电压摆幅等优点。多相时钟信号传输使用多个相位不同 的时钟信号来控制数据的发送和接收，可以提高数据传 输的可靠性。多线制传输适用于高速、高可靠性的通信 系统。
同步 传
总结词
同步传输是一种数据传输方式，它需要一个 同步时钟信号来控制数据的发送和接收。
详细描述
在同步传输中，数据以帧为单位进行传输， 每个帧由同步头和数据两部分组成。同步头
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一、串行通信概述
（2）异步通信 每个字符数据被封装成帧，以帧的形式发送。每一帧 由四部分构成，分别是起始位、数据位、校验位和停止位 。起始位是数据开始传送的标志，用逻辑 0 表示；数据位 紧跟起始位，通常是 5~8 位二进制位；校验位用于校验数 据位是否发送正确，可以选择奇校验、偶校验或者不使用 校验位。帧和帧之间可以连续，或者加入任意的空闲位， 空闲位用逻辑1表示。
的奇偶校验。数据位从TXD引脚输出。当数据发送完毕后，硬件
自动使TI置1。启动下一次发送前，TI位必须清0。 方式2接收
方式2的接收过程与方式1类似，当RI=0且接收数据的第9位
为1，或者RI=0且SM2=0时，前8位数据被移入到SBUF中，第9位 数据被送入到SCON的RB8位，硬件自动使RI置1，CPU读取SBUF后 必须将RI清0才可以进行下次接收。
时传输。并行通信传输速度快，效率高，但所需的数据线 多，成本高，抗干扰能力较差，适用于近距离传输。 串行通信方式指将数据拆分成多个二进制位，逐一的在同 一条数据线上输出。串行通信虽然传输速度较慢，效率较 低，但所需的数据线少、硬件电路简单、抗干扰能力强， 且适用于远距离数据传输。
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CPU将待发送的数据写入到SBUF后，单片机自动将数据从RXD引 脚输出，同步信号通过TXD引脚输出。发送数据完毕后，TI位被硬 件自动置1。启动下一次发送前，TI位必须通过软件清0。 方式0接收 在REN=1和RI=0的前提下允许串行口输入。串行数据通过RXD引 脚一位一位接收，并被移入到SBUF中，同步信号通过TXD引脚输出 。当8位数据接收完毕后，RI被硬件自动置1，CPU读取SBUF后必须 通过软件将RI清0才可以进行下次接收。
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三、串行通信接口的控制
串行口工作方式3 串行口工作方式3的波特率可变，取决于定时器T1的溢出率，除此 之外与方式2相同。 方式1和方式3下波特率的设定 方式1和方式3下，波特率是可变的，由定时器T1的溢出率控制。定 时器T1用作波特率发生器时，通常选择工作方式2，即8位初值自动重 装载方式。常用的波特率与定时器T1的初值关系见下表：
要先将数据送入累加器 ACC 计算 1 的个数，以决定 P值 , 然后将 P值装入
TB8位，与数据一起发送出去供接收方校验。默认是偶校验，如果需要 改成奇校验，则在发送方需要将P值取反后再装入TB8，在接收方校验
时需将RB8中的值取反再与P值进行比较。
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9600/(1+8+1)=960个字节。
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二、存储器扩展
RS-232C串口 计算机广泛使用DB9接口连接，DB9串口及其引脚定义如下：
双机近距离串口通信时，可以采用简单
TXD RXD TXD RXD RTS CTS DSR DTR GND
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二、串行通信接口的结构
8051单片机串行通信接口的结构
8051单片机的串行口主要由数据发送缓冲器SBUF、发
送控制器、输出控制门、数据接收缓冲器 SBUF、接收控 制器、输入移位寄存器、串行口控制寄存器SCON构成。
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二、串行通信接口的结构
串行通信接口的结构
发送缓冲器SBUF和接收缓冲器SBUF共用同一个地址0x99，发送SBUF 只能写入而不能读出，接收SBUF只能读出不能写入。 CPU将数据写入SBUF中便启动发送，数据送引脚TXD被外设接收。 数据从引脚RXD上接入到数据移位寄存器中，一帧接收完毕后再被 自动送入SBUF中，CPU读取SBUF，便完成一次方式0下，接收完8位数据后由硬件置1 ；在其他方式下，在接收到停止位时由硬件置1。RI必须用软件清0。
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三、串行通信接口的控制
电源管理寄存器PCON PCON用来管理单片机的电源部分，包括上电复位检测、掉
电模式、空闲模式等，PCON不可以位寻址，单片机复位时 PCON 全部被清 0 。 PCON 中与串口通信有关的是最高位 D7 ， 用于设置串行口波特率是否加倍，如下图所示。
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一、串行通信概述
串行通信的方向 按照数据传送方向，串行通信可以分为三个种类，分别 是单工、半双工和全双工。 单工：通信双方一方固定为发送方，另一方固定为接收 方，数据只能是单行传输； 半双工：通信双方只使用一根数据线，每一方都有发送 器和接收器，可以在两个方向上传送，但通信双方不能同 时接收或发送数据，只能交替进行； 全双工：通信双方使用两根数据线，分别用于不同方向 的数据传输，通信双方能够同时收发数据。
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三、串行通信接口的控制
串行口工作方式1 串行口工作方式1为8位异步通信方式，数据帧格式为1位起始位 、 8 位数据位、 1位停止位，共10位。波特率由定时器 T1溢出率 决定。 方式1发送 CPU将待发送的数据写入 SBUF后，单片机自动将数据位从 TXD 引脚输出。当数据发送完毕后，硬件自动使TI置1。启动下一次 发送前，TI位必须软件清0。 方式1接收 REN=1时允许串口输入。数据位从RXD引脚输入，并被移入到 SBUF 中，当一帧数据接收完毕后，硬件自动使RI 置 1 ， CPU读取 SBUF后必须将RI软件清0才可以进行下次接收。
当SMOD=1时，方式1、2、3的波特率加倍； 当SMOD=0时，方式1、2、3的波特率不变。
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三、串行通信接口的控制
串行口工作方式
1.串行口工作方式0 方式0下，为8位同步移位寄存器方式。波特率固定为fosc/12，
以8位数据为一帧，不设起始位和停止位。 方式0发送
一、串行通信概述
串行通信有同步通信和异步通信两种基本的通信方式。 （1）同步通信 同步通信是一种连续的串行传输数据的通信方式，待 发送的若干个字符数据构成一个数据块，在该数据块前部 添加 1~2 个同步字符，在数据块的末尾添加校验信息，以
此种方式构成数据帧，以数据帧为单位进行串行通信。
通信时，发送方首先发送同步字符，之后紧跟数据块 ，最后是校验字符。接收方在检测到同步字符后，开始逐 个接收数据，直到把所有数据接收完毕，最后进行校验。
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四、串行通信接口的编程
串行通信接口的编程 在使用串口收发数据之前，需要对串口相关的特殊功能寄存器进 行初始化设置，其内容包括以下两个方面： 1、初始化： (1)串口工作模式SCON设置 需要设置 SM0 和 SM1 选择串行口工作方式，多机通信时还需要设置 SM2。此外，如果需要串口接收数据，则必须设置REN为1。 (2)设置波特率 对于方式0，不需要设置波特率。 对于方式 2 ，可以通过设置 PCON 中的 SMOD 位选择波特率为 fosc/32 或 fosc/64。 对于方式 1和方式3，波特率设置通过定时器 T1的工作方式 2实现。 设置波特率时，需要设置TMOD寄存器，使定时器T1工作于方式2，并需 要根据波特率的值查表设置定时器 T1的初值寄存器TH1和TL1。另外还 需要设置PCON中的SMOD位，以决定波特率是否加倍。 (3)如需中断，开总中断和串行中断
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三、串行通信接口的控制
串行口工作方式2 串行口工作方式2为9位异步通信方式，数据帧格式为1位 起始位、8位数据位、1位控制/校验位、1位停止位，共11位。
波特率为fosc/32或fosc/64。
方式2发送 将要发送的数据写入到SBUF，并通过SCON中的TB8设置数据
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三、串行通信接口的控制
串行控制寄存器SCON
SCON用于设定串口通信的工作方式、接收/发送控制以及串口工作 状态指示。SCON的字节地址为0x98,可以进行位寻址，格式如下:
SCON各位的意义如下： SM0、SM1：串行通信工作方式选择位。SM0和SM1共4种组合，对应4中 工作方式，如下表所示，其中fosc为晶振频率。
单片机原理及应用
（第九章 串行通信技术）
教学内容
串行通信概述 串行通信接口的结构
串行通信接口的控制
串行通信接口的编程
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一、串行通信概述
计算机与外界的信息传输常被称为通信，基本通信方式有 并行通信和串行通信两种。
并行通信方式指数据的各个二进制位在不同的数据线上同
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三、串行通信接口的控制
SM2:多机通信控制位，主要用于工作方式2和工作方式3。 当串行口在多机通信模式下接收数据时：
当SM2=0时，将接收到的 8位数据送入到SBUF中，并产生
中断请求。 若设置SM2=1，且RB8为0时，不接收主机发来的数据。 如果不是多机通信，一般将SM2设为0。
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四、串行通信接口的编程
2、奇偶校验：
对于方式2和方式3，需要有奇偶校验。 偶校验：发送/接收的8个数据位的1的个数为偶数时，TB8=0/ RB8=0； 为奇数时，TB8=1/ RB8=1； 奇校验：发送/接收的8个数据位的1的个数为奇数时，TB8=0/RB8=0； 为偶数时，TB8=1/ RB8=1； 用软件产生奇偶校验位是根据51系列单片机的状态寄存器PSW的定义： 当累加器ACC中为1的个数为奇数时，P=1，否则P=0,因此在校验之前需