微机第6章并行通信和串行通信
单片机原理及应用第2版课后答案第6章习题答案
单片机原理及应用第2版课后答案第6章习题答案1．异步通信和同步通信的主要区别是什么？MCS-51串行口有没有同步通信功能？答案：异步通信因为每帧数据都有起始位和停止位，所以传送数据的速率受到限制。
但异步通信不需要传送同步脉冲，字符帧的长度不受限制，对硬件要求较低，因而在数据传送量不很大。
同步通信一次可以连续传送几个数据，每个数据不需起始位和停止位，数据之间不留间隙，因而数据传输速率高于异步通信。
但同步通信要求用准确的时钟来实现发送端与接收端之间的严格同步。
MCS-51串行口有同步通信功能。
2．解释下列概念：(1)并行通信、串行通信。
(2)波特率。
(3)单工、半双工、全双工。
(4)奇偶校验。
答案：（1）并行通信：数据的各位同时进行传送。
其特点是传送速度快、效率高，数据有多少位，就需要有多少根传输线。
当数据位数较多和传送距离较远时，就会导致通信线路成本提高,因此它适合于短距离传输。
串行通信：数据一位一位地按顺序进行传送。
其特点是只需一对传输线就可实现通信，当传输的数据较多、距离较远时，它可以显著减少传输线，降低通信成本，但是串行传送的速度慢。
（2）波特率：每秒钟传送的二进制数码的位数称为波特率（也称比特数），单位是bp（bitperecond），即位/秒。
（3）单工：只允许数据向一个方向传送，即一方只能发送，另一方只能接收。
半双工：允许数据双向传送，但由于只有一根传输线，在同一时刻只能一方发送，另一方接收。
全双工：允许数据同时双向传送，由于有两根传输线，在A站将数据发送到B站的同时，也允许B站将数据发送到A站。
（4）奇偶校验：为保证通信质量，需要对传送的数据进行校验。
对于异步通信，常用的校验方法是奇偶校验法。
采用奇偶校验法，发送时在每个字符（或字节）之后附加一位校验位，这个校验位可以是“0”或“1”，以便使校验位和所发送的字符（或字节）中“1”的个数为奇数——称为奇校验，或为偶数——称为偶校验。
接收时，检查所接收的字符（或字节）连同奇偶校验位中“1”的个数是否符合规定。
通信教程概述并行与串行通信的区别
通信教程概述并行与串行通信的区别嵌入式电子设备之间互相通信已经非常普遍，通信的方式主要分为两类：并行和串行。
1并行通信并行是指多比特数据同时通过并行线进行传送，这样一次性可以传输更多的数据。
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，数据也就容易出错。
并行接口同时传输多个位。
它们通常需要数据总线（八、十六或更多线路），以1和0的编码传输数据。
如下图：使用9线的并行通信，由时钟控制的8位数据总线，每个时钟脉冲发送一个字节。
并行通信主要特点：1.各数据位同时传输，传输速度快、效率高，多用在实时、快速的场合。
2.并行通信不能长距离通信，抗干扰能力差。
2串行通信串行通信作为计算机通信方式之一，主要起到主机与外设以及主机之间的数据传输作用。
串行通信分为：同步和异步通信。
1.同步通信同步通信一般有一个同步时钟，如下图，一根数据线，一根时钟线。
一个时钟传输一个Bit位。
我们常见的SPI、I2C等就是串行同步通信。
2.异步通信异步通信中，在异步通信中有两个比较重要的指标：字符帧格式和波特率。
数据通常以字符或者字节为单位组成字符帧传送，是通过双方约定好的波特率进行数据传输。
假如双方波特率不一致，则接收到数据就是乱码。
我们常见的UART、CAN等就是串行异步通信。
3.串行异步通信UART这里在进一步讲述常见的串行异步通信：UART。
内置规则：•波特率•数据位•同步位•奇偶校验位波特率常规波特是1200、2400、4800、19200、38400、57600和115200 bps数据位每个数据包中的数据量可以设置为5到9位，通常为8位。
同步位同步位是与每个数据块一起传送的两个或三个特殊位。
它们是起始位和停止位。
奇偶校验位奇偶校验是一种非常简单的错误检查方式。
它有两种：奇数或偶数。
4.UART两设备连线这种发送和接收数据的串行接口是全双工（双向都可以发送，也可以接收）。
5.举例9600波特，8个数据位，无奇偶校验和1个停止位。
第6章6.2节 UART串行接口
4. 多机通信
图6-9多机通信连接图
6．2．4 串行口应用举例
例1、用两片8位串入并出移位寄存器74HC164扩展16位输 出接口。 图6-10是利用74HC164扩展的16位发光二极管接口电路。 编程使这16个发光二极管交替为间隔点亮状态，循环交 替时间为2秒钟。 。
解：
图6-10 利用串行口扩展输出接口
发送操作：数据写入发送缓冲寄存器SBUF （99H），串行口即把数据以设定的波特率从 TXD端送出（低位在前பைடு நூலகம்， 发送完后置中断标 志TI=1。 MOV TMOD, #data MOV SBUF, #data JNB TI, $ CLR TI RET
接收操作：REN是串行口接收器允许接收控制位。 当RI=0，软件置REN为1时，即开始从RXD端以设定 的波特率输入数据（低位在前）， 当接收到数据 时，置中断标志RI=1。
图6-7
通信方式示意图
4. 通信协议 计算机之间进行数据传输时的一些约定，包括通信方 式、帧格式、波特率、命令码的约定等 。
6．2．2 80C51串行口简介 80C51串行口简介
1. 串行口结构与工作原理
80C51的串行口是一个可编程的全双工 串行通信接口，通过软件编程它可以做通 用异步接收和发送器UART（Universal Asynchronous Receiver／Transmitter）， 也可做同步移位寄存器用。其帧格式可设 置8位、10位或11位，并能设置不同的波特 率 。
6．2 UART串行接口 UART串行接口
教学目的：了解80C51系列单片机UART串行接口的结 构、原理及应用；能够采用查询方式进行串行通信。 教学重点：1. UART串行接口的工作原理； 2. UART串行接口的4种工作方式的编 程、应用。 教学难点：1 .多机通信方式 2. 波特率值的设置
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。
串行通信简介
串行通信简介一、并行通信与串行通信数据传输的两种方式为并行和串行。
并行通信传输中，一组数据的各数据位在多条线上同时被传输，以字或字节为单位并行进行。
并行通信使用的通信线路多、成本高，另外由于线路长度增加时，干扰增加，数据也容易出错，所以并行方式不适宜远距离通信，工业上很少使用。
串行通信使用一条数据线，将数据一位接一位地按顺序依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度，只需要较少的通信线路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，工业上广泛使用。
二、同步通信与异步通信串行通信一般又分为同步通信和异步通信。
同步通信收发设备需要使用一根同步时钟信号线，在时钟信号的驱动下双方进行协调，同步数据。
例如，通信中双方通常会统一规定在时钟信号的上升沿（或下降沿）对数据线进行采样。
异步通信则不需要同步时钟信号，而是采用字符同步的方式，字符帧格式如图12-59所示。
图12-59 异步通信的字符帧格式发送的字符由1个低电平起始位、7或8个传送信息数据位、1个奇偶校验位（可以没有）、1或2个停止位组成。
通信双方需要对采用的字符帧格式和数据的传输速率做相同的约定。
异步通信传送的附加位（非有效传送信息）较多，传输效率低，但随着通信速率的提高，可以满足控制系统通信的要求。
S7-1200 PLC采用异步通信方式。
提示：串行通信中，波特率指的是数据传输速率，即每秒传送的二进制位数，其符号为bit/s或bps。
三、单工、半双工与全双工通信单工通信只支持数据在一个方向上传输，不能实现双向通信，例如电视、广播。
半双工通信允许数据在两个方向上传输，但同一时刻只允许数据在一个方向上传输，它实际上是一种切换方向的单工通信。
在同一时间只可以有一方接收或发送信息，可以实现双向通信，如对讲机。
全双工通信允许数据同时在两个方向上传输，因此全双工通信是两个单工通信方式的结合。
在同一时间可以同时接收和发送信息，实现双向通信，如电话通信。
并行通信与串行通信
只有在-3V~+3V时逻辑为不确定
2. RS-232接口信号及含义
引脚号 名称
含义
1 CD
载波检测(输入)
2 RXD
接收数据线(输入)
3 TXD
发送数据线(输出)
4 DTR
数据终端准备好(输出)，计算机收到 RI 信号，作为回答,表示通信接口已准备就绪
5 GND
信号地
6 DSR
2022年3月14日星期一 用途：适用于长距离数据传输。
2.串行接口
完成串行通信任务的接口称为串行通信接口， 简称串行接口。
功能： （1）输入时，完成串行到并行格式转换 （2）输出时，完成并行到串行格式转换。
数据
数据总线
总线 缓冲
器
RESET RD WR CS
2022年3月14日星期一
控制 逻辑
常用单电源供电的232电平转换芯片
2022年3月14日星期一
n MAX232、TLC232、UN232、 SP232等为不同厂家的典型单电源供 电的232接口芯片，完成电平转换功 能。根据UART的电平的不同可分为 5V和3.3V。
RS232电平转换原理
计算机通信是TTL和CMOS逻辑电平，而RS-232 规定的电平与之不符，故需电平转换。
微机中常见的波特率有110，300，600，1200， 2400，4800，9600，19200等。微机最高波特率由 硬件决定。
例：已知字符格式中数据为8位，无校验，1位停止位， 在1分钟内连续不断传送了 69120个字符，求波特率。
解：一个字符=1+8+0+1=10位
每秒传送的字符个数=69120/60=1152个
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。
串行通信和并行通信的详解
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外同步
外同步通信的数据格式中没有同步字符，而是 用一条专用控制线来传送同步字符，使字节的循环控制码CRC为结束。
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②面向比特型的数据格式 根据同步数据链路控制规程（ SDLC），面向 比特型的数据每帧由六个部分组成。
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串行接口基本工作原理
串行发送时， CPU 通过数据总线把 8 位并行数 据送到数据输出寄存器，然后送给并行输入/串 行输出移位寄存器，并在发送时钟和发送控制 电路控制下通过串行数据输出端一位一位串行 发送出去。起始位和停止位是由串行接口在发 送时自动添加上去的。串行接口发送完一帧后 产生中断请求，CPU响应后可以把下一个字符 送到发送数据缓冲器。
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串行通信
通信双方使用一根或两根数据信号线相连，同 一时刻，数据在一根数据信号线上一位一位地 顺序传送，每一位数据都占据一个固定的时间 长度。 与并行通信相比，串行通信的优点是传输线少、 成本低、适合远距离传送及易于扩展。缺点是 速度慢、传输时间长等。 如计算机上常用的COM设备、USB设备和网络 通信等设备都采用串行通信。
奇偶 停止 起始 校验 位 位
7位数据
7位数据
0/1
0/1
1
0
0/1
0/1
0/1
0/1
0/1
0/1
0/1
0/1
1
0
0/1
0/1
0/1
0/1
„„
低位
高位
下降沿指出下一个字符的开始
a)数据字为7位ASCII码时的通信格式
第 n 个字符 第 n＋1 个字符
第6章 串行接口
5--8位
一个字符包括4个部分
奇偶校验位
停止位
1位
1位、1位半、2位 “1”有效
所以，一个字符由10个，10个半，11个位构成。
起始位 …
D0
D1
DN
奇偶校验位
停止位
图6-1
异步通信的字符格式
在异步通信时，通信双方必须事先约定。 （1）字符格式。 双方要事先约定数据位的位数、 奇偶校验形式及起始位和停止位的位数。 例如：用ASCⅡ码通信，有效数据为7位，加一个奇 偶校验位、一个起始位和一个停止位共10位。 （2）波特率（Baud rate）。波特率就是传送速率， 即每秒传送的二进制位数。单位为bit/s或波特。 波特率与字符的传送速率之间的关系为： 波特率= 一个字符的二进制编码位数*字符数/秒. 要求发送端与接收端的波特率必须一致。 假设：数据传送率是120字符/s，每个字符格式包含十 个代码位（一个起始位、一个终止位、8个数据 位），波特率为： 10×120=1200bit/s=1200波特
TI：发送中断标志。 在一帧数据发送结束时由硬件置位。 TI=1表示“发送缓冲器已空”，通知CPU可以 发送下一帧数据。 TI位可作为查询；也可作为中断申请标志位。 TI不会自动复位，必须由软件清0。 RI：接收中断标志。 在接收到一帧有效数据后由硬件置位。 RI=1表示一帧数据接收完毕，并已装入接收缓 冲器中，即表示’’接收缓冲器以满’’，通 知CPU可取走该数据。 该位可作为查询，也可作为中断申请标志位。 同样RI不会自动复位，必须由软件清0。
51系列单片机串行口的结构 51系列单片机串行口的控制 波特率设计
6．2．1 89C51单片机串行口的结构
并行通信与串行通信 ppt课件
并行通信与串行通信
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2.4.1 并行通信与串行通信
并行通信与串行通信
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2.4.1 并行通信与串行通信
串行传输方式是在一根数据传输线上，每次 传送一位二进制数据，1位接1位地传送。串行传 输的速度要慢得多，但由于串行传输节省了大量 通信设备和通信线路，在技术上更适合远距离通 信。因此，计算机网络普遍采用串行传输方式。
1．异步传输
2．同步传输
并行通信与串行通信
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1．异步传输
异步传输是基于这样的事实：在一定的
比特数目内，时钟漂移的程度是有限的。 它让接收方在某一个时间点上跟一个发送 方时钟信号同步，并由此开始自己独立的 时钟信号序列。由于偏移∑相对于一个比 特时间来说是比较小的，故接收方可以在 偏移积累到采样发生错误之前正确地接收 若干个比特。
并行通信与串行通信
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2.4.1 并行通信与串行通信
如图2-12（a）所示，在并行传输中， 至少有8个数据位在设备之间传输。发送设 备将8个数据位通过8条数据线传送给接收 设备，还可以有1位用作数据检验位，接收
设备可同时接收到这些数据。在计算机内
部的数据通信通常都以并行方式进行，并
单工通信或半双工通信只需要一条信道， 而全双工通信则需要两条信道（每个方向 各一条）。显然，全双工通信的传输效率 最高。
并行通信与串行通信
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2.4.3 基带传输与频带传输
1．基带传输 2．频带传输
并行通信与串行通信
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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。
基本概念：串行通信和并行通信
➢ 波特率：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。
基本概念：串行通信和并行通信
MCS-51串行接口寄存器
➢ SBUF——串行口数据缓冲器
➢共两个：一个发送寄存器SBUF，一个接收SBUF，二者共 用一个地址99H。
基本概念：串行通信和并行通信
MCS-51串行口的波特率
1.方式0和方式2的波特率是固定的
• 在方式0中，波特率为时钟频率的1/12，即fosc/12，固定不变
• 在方式2中，波特率取决于PCON中的SMOD值：
当SMOD=0时，波特率为fosc/64；
当SMOD=1时，波特率为fosc/32.即波特率
➢ djnz r6,$
➢ djnz r7,tt
➢ ret
➢ delay1: 序
➢ mov r7,#02
➢ djnz r7,$
➢ ret
➢ end
基本概念：串行通信和并行通信
;短延时子程
方式0时序
➢ 1.方式0：移位寄存器方式
写SBUF 内部移出脉冲
方式0发送时序
RXD(数据输出) D0
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
DISP: MOV SCON,#00H
;初始化串行口方式0
MOV R1,#06H ;显示6位数
MOV R0,#65H ;60H-65H为显示缓冲区
MOV DPTR, #SEGTAB ;字形表的入口地址
LOOP:
MOV A, @R0
;取最高位的待显示数据
MOVC A, @A+DPTR
;查表获取字形码
串行通信技术基础原理
串行通信技术基础原理1 概述计算机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U盘、打印机和磁盘等设备之间的传输。
在通信领域内，根据每次传送的数据位数，计算机通信可分为：并行通信和串行通信。
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。
2 通信基础2.1 串行通信与并行通信串行通信是通过一根数据线，一个bit一个bit地传输数据，且每个bit表示的值为0或1，信号线分为RXD（数据接收）、TXD（数据发送）两根如图1所示。
具有速度慢、信号线少、成本低的特点，适合远距离、低速率的数据传输。
常见的串行通信应用包括USB、SATA、以太网口、COM（RS232/RS485/RS422）等。
图 1 串行通信并行通信是通过数据线，一次传输和接收多个bit数据，如图 2所示，每个bit的数据都有对应的数据线进行传输，传输一次即可完成以个8个数据bit即一个Byte（字节）的数据以及1个校验bit数据，实际应用中，有可能不是8bit数据，而是更多bit数据，如32bit、64bit 等，但原理都是相同的，计算机内部的总线结构（PCI总线、PCIe总线、以及以前的并口硬盘、光驱等）就是典型的并行通信。
并行通信具有传输效率高、使用信号线多、成本高、信号间电容会引起串扰，不适合远距离传输，一般用于外设与计算机终端设备间近距离、大量和快速的传输。
图 2 并行通信2.2 串行通信工作方式计算机是以并行的方式来处理数据的，通过串行发送数据时候，先由具有几位（8/16/32/64位）总线的计算机内的发送设备，将几位（8/16/32/64位）并行数据经并——串转换硬件转换成串行方式，再逐位经数据线到达接收站的设备中，并在接收端将数据从串行方式重新转换成并行方式，以供接收方使用，如图3所示。
串行通信的基础知识
串行通信的基础知识1.串行通信和并行通信计算机与外界的信息交换称为通信。
基本的通信方法有并行通信和串行通信两种。
一组信息的各位数据被逐位挨次传送的通信方式称为串行通信。
串行通信可通过串行接口来实现。
串行通信速度慢，但传输线少，相宜长距离通信。
一组信息（通常是字节）的各位数据被同时传送的通信方法称为并行通信。
并行通信依靠并行I/O接口实现。
并行通信速度快，但传输线根数多，只适用于近距离（相距数公尺）的通信。
2.信息传送方向依据信息的传送方向，串行通信可以进一步分为单工、半双工和全双工3种。
信息只能单方向传送称为单工；信息能双向传送，但不能同时双向传送称为半双工；能够同时双向传送则称为全双工。
MCS-5l单片机有一个全双工串行口。
全双工的串行通信只需要一根输出线（TXD）和一根输入线（RXD）。
3.同步方式和异步方式(1) 同步方式是将一大批数据分成几个数据块, 数据块之间用同步字符予以隔开, 而传输的各位二进制码之间都没有间隔。
其基本特征是发送与接收时钟始终保持严格同步。
(2）异步通信是按帧传送数据, 它利用每一帧的起、止信号来建立发送与接收之间的同步,每帧内部各位均采纳固定的时间间隔, 但帧与帧之间的时间间隔是随机的。
其基本特征是每个字符必需用起始位和停止位作为字符开头和结束的标志, 它是以字符为单位一个个地发送和接收的。
4.波特率在一帧信息中，每一位的传送时间（位宽）是固定的，位传送时间的倒数称为波特率（Baud rate），波特率表示每秒传送的位数。
例如每秒960个字符，若每个字符为10位，则波特率为9600。
位传送时间是104μS。
MCS-51串行I/O接口的基本工作是：发送时，将CPU送来的并行数据转换成肯定格式的串行数据，从引脚TXD上按规定的波特率逐位输出；接收时，要监视引脚RXD，一旦消失起始位“0”，就将外围设备送来的肯定格式的串行数据转换成并行数据，等待CPU读入。
计算机网络 串行通信和并行通信
计算机网络 串行通信和并行通信串行通信方式和并行通信方式是信道最基本的两种通信方式。
根据信道通信方式的不同，对数据传输速率，以及数据传输距离也有不同的影响。
1．并行通信并行通信是指在发送端和接收端之间，能够同时传输多个数据位，并且每一个数据位占用一条通信线路。
发送端将数据位通过对应的线路传送给接收端，还可以附加一位数据 校验位，接收端能够同时接收到这些数据位，不需要做任何转换就可以直接使用，并行通信方式主要用于近距离通信，并且传输速度快，处理简单。
如图3-8所示，为并行通信方式示意图。
图3-8 并行通信方式并行通信方式不适合用在数据长距离传输的情况，因为长距离使用多条线路造价比较昂贵；长距离传输通常使用较粗的导线，来降低信号的衰减，而把较粗的导线捆绑到一块做成单一的线缆相当困难；长距离传输数据，传输介质上的电阻会阻碍数据信号的传输，从而影响接收端正确接收数据。
2．串行通信串行通信方式是指在数据发送端和接收端之间，只存在一条通信线路，并通过该线路逐个的传送所有数据位。
该通信方式适合长距离的数据传输，但由于每次只能发送一个数据位，因此数据传输速率较低。
如图3-9所示，为串行通信方式示意图。
图3-9 串行通信方式在计算机网络中，串行通信方式和并行通信方式往往是结合运用的。
若发送端（计算机）需要发送数据到接收端，先由发送端计算机内的总线发送设备，将并行方式经并-串转换硬件转换成串行方式。
再逐位经传输线路到达接收端，并在接收端将数据从串行方式重新转换 提 示 并行通信方式的信道宽度不是固定不变的，可以根据需要进行调节，如计算机内的数据总线有8位、16位、32位和64位等。
成并行方式，以便接收端使用数据。
如图3-10所示，为并行和串行综合运用示意图。
图3-10 并行和串行综合运用。
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
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(3)异步传送：5~8位/字符，时钟速率为通信波 特率的1、16或64倍
(4)可自动产生、检测和处理终止字符， 可产生1、1.5或2位的停止位
(5)波特率在同步方式时为0～64Kbps， 异步方式时为0～19.2Kbps
(6)全双工、双缓冲器发送器和接收器
3. 信号传输方式（续）
常用的调制方式有三种： 调幅、调频和调相，分别如下图所示。
4. 调制解调器
• 调制（Modulating）
– 把数字信号转换为电话线路传送的模拟信号
• 解调（Demodulating）
– 将电话线路的模拟信号转换为数字信号
• 调制解调器MODEM
– 具有调制和解调功能的器件合制在一个装置
与并行相比串行通信的特点
将数据分解成二进制位用一条信号线， 既传送数据信息，又传送控制信息
要求数据格式固定，分为异步和同步数 据格式
串行通信中对信号的逻辑定义与TTL不 兼容，需进行逻辑关系和逻辑电平转换
串行传送信息的速率需要控制，要求双 方约定通信传输的波特率
6.4 可编程并行通信接口芯片8255A
3．端口C的使用较特殊，除工作在方式0作为数据端 口之外，当工作在方式1和方式2时，它的大部分 引脚被用作联络信号，端口C还可以进行按位置位 /复位操作
二．8255A的编程结构
8255A由以下几部分组成：见图 1．三个数据端口A，B，C 这三个端口均可看作是I/O 口，但它们的结构和功能也 稍有不同。 A口：是一个独立的8位I/O 口，它的内部有对数据
字符速率与波特率两者关系
字符速率：每秒钟传输的字符数。 波特率：指单位时间内传送二进制数据的 位数。单位为：b/s
（2） 发送/接收时钟
发送/接收时钟频率与波特率之间的关系为： 发送/接收时钟频率=n发送/接收波特率
其中n称为波特因子，一般n=1，16，32，64 例：要求传输速率为1200 bps 当选择n=16时，表明一位数字信号中有16个时 钟脉冲，故发送/接收时钟频率为：
3. RS-232C的电气特性
• 232C接口采用EIA电平
– 高电平为＋3V～＋15V – 低电平为－3V～－15V – 实际常用±12V或±15V
相互转换
标准TTL电平
高电平：＋2.4V～＋5V 低电平：0V～0.4V
二、可编程串行通信接口芯片8251A 1.8251A基本性能 (1)两种传送方式：同步和异步传送
120016=19.2kHz
3.串行通信的两种基本方式
在串行通信中，有两种最基本的通信 方式： 同 步 通 信 （ Synchronous Data Communication） 异 步 通 信 （ Asynchronous Data Communication）
（1）异步通信及其协议
异步通信以一个字符为传输单位，用起始位表示 字符的开始，用停止位表示字符结束
第6章教学要求
1.掌握并行通信和串行通信的基本概念， 2. 掌 握 并 行 接 口 芯 片 8255A 的 基 本 结
构和特点 3. 熟 悉 8255A 的 三 种 工 作 方 式 及 其 应
用 4.掌握8255A的控制字的含义
6.1 概述 并行通信与串行通信
数据通信的基本方式可分为并行通信与串行 通信两种： 并行通信：是指利用多条数据传输线将一个 数据的各位同时传送。传输速度快，适用于 短距离通信。 串行通信：是指利用一条传输线将数据一位 位地顺序传送。通信线路简单，利用电话或 电报线路就可实现通信，降低成本，适用于 远距离通信，但传输速度慢。
8位的双向的三态缓冲器。作为8255A与系统总线连接的
界面，输入/输出的数据，CPU的编程命令以及外设通过 8255A传送的工作状态等信息，都是通过它来传输的。
4．读/写控制逻辑
读/写控制逻辑电路负责管理8255A的数据传输过程。它接收片
选信号/CS及系统读信号/RD、写信号/WR、复位信号RESET， 还有来自系统地址总线的口地址选择信号A0和A1。
一、8255A的主要特性
1．8255A有两个8位(端口A与端口B)和两个4位(端口 C高/低4位)的并行输入/输出端口
2．端口A有三种工作方式：方式0、方式1、方式2； 端口B口有两种工作方式：方式0、方式1；可适应 CPU与I /O接口的多种数据传送方式，如无条件传 送、B口：也是一个独立的8位I/O口，仅对输出数据的锁存功能。 C口：可以看作是一个独立的8位I/O口；也可以看作是两个独 立的4位I/O口,也是仅对输出数据进行锁存。
2．A组和B组的控制电路 这是两组根据CPU命令控制8255A工作方式的电路，这些 控制电路内部设有控制寄存器，可以根据CPU送来的编 程命令来控制8255A的工作方式，也可以根据编程命令来 对C口的指定位进行置/复位的操作。 • A组控制电路用来控制A口及C口的高4位； • B组控制电路用来控制B口及C口的低4位。 3．数据总线缓冲器
• RTS：请求发送
– 当数据终端设备准备好送出数据时，就发出有效的 RTS信号，用于通知数据通信设备准备接收数据
• CTS：清除发送（允许发送）
– 当数据通信设备已准备好接收数据终端设备的传送数 据时，发出CTS有效信号来响应RTS信号
• RTS和CTS是数据终端设备与数据通信设备间一 对用于数据发送的联络信号
RS-232C的引脚（3）
• DTR：数据终端准备好
– 通常当数据终端设备一加电，该信号就有效，表明数 据终端设备准备就绪
• DSR：数据装置准备好
– 通常表示数据通信设备（即数据装置）已接通电源连 到通信线路上，并处在数据传输方式
• DTR和DSR也可用做数据终端设备与数据通信设 备间的联络信号，例如应答数据接收
(7)出错检测：具有奇偶、溢出和帧错 误等检测电路
6.3并行通信
以计算机的字长，通常是8位、16位或32 位为传输单位，一次传送一个字长的数据
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
例如：微机与并行接口打印机、磁盘驱动器
微机系统中最基本的信息交换方法
例如：系统板上各部件之间，接口电路板上 各部件之间
• 同步通信的数据传输效率和传输速率较高，但 硬件电路比较复杂
• 串行同步通信主要应用在网络当中 • 最常使用高级数据链路控制协议HDLC
~~ ~~
同步字符 数据 数据
数据 校验字符
3. 信号传输方式
1．基带传输方式 基带传输方式仅适宜于近距离和速度较低的通信。 在传输线路上直接传输不加调制的二进制信号，如图所示。 它要求传送线的频带较宽，传输的数字信号是矩形波。
连接及通信原理
• 微型计算机之间的串行通信就是按照RS-232C标 准设计的接口电路实现的。如果使用一根电话线 进行通信，那么计算机和MODEM之间的连线就 是根据RS-232C标准连接的。其连接及通信原理 如图所示。
1. RS-232C的引脚定义
• 232C接口标准使用一个25针连接器 • 绝大多数设备只使用其中9个信号，所以就
“伪”使用联络信号的3线相连方式
微机 TxD RxD RTS CTS GND DSR DTR
微机
RTS和CTS各自互接，DTR和DSR各自互接 表明请求传送总是允许、数据装置总准备好
使用联络信号的多线相连方式
微机 TxD RxD RTS CTS GND DSR DTR
微机
通信比较可靠 所用连线较多，不如前者经济
• 设计目的是用于连接调制解调器 • 现已成为数据终端设备DTE（例如计算机）与数
据通信设备DCE（例如调制解调器）的标准接口 • 可实现远距离通信，也可近距离连接两台微机 • 属于网络层次结构中的最低层：物理层
一、RS-232C标准（续）
• RS-232C是一种标准接口，D型插座，采用 25芯引脚或9芯引脚的连接器，如图所示。
7
载波检测CD
8
数据终端准备好DTR 20
振铃指示RI
22
MODEM
2 3 4 电话线 5 6 7 8 20 22
微机
2 3 4 5 6 7 8 20 22
不使用联络信号的3线相连方式
微机 TxD RxD GND
微机
为了交换信息，TxD和RxD应当交叉连接 程序中不必使RTS和DTR有效 也不应检测CTS和DSR是否有效
• 微机利用232C接口直接连接进行短距离通 信。这种连接不使用调制解调器，所以被 称为零调制解调器（Null Modem）连接
连接调制解调器
微机
2 3 4 5 6 7 8 20 22
MODEM
发送数据TxD
2
接收数据RxD 请求发送RTS
3 4
允许发送CTS
5
数据装置准备好DSR 6
信号地GND
起止式异步通信协议
起始位
字符 数据位
1 0 0/1 0/1 …
校验位停止位 空闲位 0/1 0/1 1 1 1
低位
高位
起 起数 由校 选停位空表始始5据择验采止～示闲位位位奇位用8位没位—采个—检—逻—有——用二—验—辑—进—每逻进数、用1表行传电个辑制偶据于传示送平字0位校位电校送该字，符组验紧平验符字开可成或跟是之符始选，不着否间传传择低传起传的送送1位送、始送逻的结先校1位正辑标.束传5验传或1确志送。位电2送；，停位平。可止，
6.2.1 串行接口的标准
• 串行接口标准：指的是计算机或终端 (数据终端设备DTE)的串行接口电路与 调制解调器MODEM等(数据通信设备 DCE)之间的连接标准。
一、串行接口标准RS-232C
• 美国电子工业协会EIA制定的通用标准串行接口
– 1962年公布，1969年修订 – 1987年1月正式改名为EIA-232D