《单片机原理与应用及上机指导》第9章串行通信及接口
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串行总线接口技术-单片机原理与应用电子课件
40 000次/s。
TLC549的电源范围为+3V- +6V，功耗小于15Mw,
总失调误差最大为±0.5LSB，适用于电池供电的便携式
仪表及低成本高性能的系统中。
2020/5/12
6
1.引脚功能
TLC549有8个引脚，如图9-1所示。各引脚功能说明如下： REF+：正基准电压输入端，2.5V≤REF+≤VCC+0.1V。 REF-：负基准电压输入端， -0.1V≤REF-≤2.5V，且要求REF+ － REF-≥1V。在要求不高时，也可将REF-接地，REF+接VCC。 AIN：模拟信号输入端，0≤AIN≤VCC，当AIN≥REF+时，转 换结果为全"1"(FFH)，AIN≤REF-时，转换结果为全“０” （00H）。 /CS：芯片选择输入端，低电平有效。 DO：数据串行输出端，输出时高位在前，低位在后。 CLK：外部时钟输入端，最高频率可达1.1MHz。
2020/5/12
图9-7 TLC561519的时序
16位数据的高4位和低2位不会被转换，待转换数据输入的格式 见表9-1：
表9-1 D/A转换数据输入格式
输入序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 输入数据 × × × × D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0
Clk=0; CS=0;
/*令CS为低选中TLC549*/
_nop_();
2020/5/12
12
for(i=0;i<8;i++)
/*循环读取8位A/D转换结果*/
{ CLK =1;
/*令CLK引脚为高，产生时钟*/
《单片机串行接口》课件
《单片机串行接口》PPT课件
目录
CONTENTS
• 单片机串行接口概述 • 单片机串行接口的硬件结构 • 单片机串行接口的编程实现 • 单片机串行接口的调试与测试 • 单片机串行接口的应用实例
01
CHAPTER
单片机串行接口概述
定义与特点
定义：单片机串行接口是指单片机与其 他设备或系统之间进行串行通信的接口 。
示波器
用于测量信号的波形和参数，如电压、频率等。
逻辑分析仪
用于分析单片机的串行接口信号，以便于调试和 测试。
串行接口的性能评估
传输速率
评估串行接口的传输速度，确保满足应用需 求。
误码率
评估数据传输的准确性，确保数据传输无误 码。
兼容性
评估串行接口与其他设备的兼容性，以便于 与其他设备进行通信。
05
串行接口的中断处理
中断请求
当串行接口接收到数据或发生错误时，会产生 中断请求信号。
中断服务程序
在中断服务程序中，根据中断类型执行相应的 处理操作，如数据接收或错误处理。
中断优先级
根据实际情况，为不同的中断类型分配不同的优先级，以确保重要中断得到及 时处理。
04
CHAPTER
单片机串行接口的调试与测 试
为了提高数据传输的准确性，可以选择奇校验或偶校 验方式。
串行数据的发送与接收
发送数据
将要发送的数据按照串行 协议打包，并通过串行接 口发送出去。
接收数据
从串行接口接收数据，并 根据协议进行解析，提取 出有用的信息。
数据缓冲
为了提高数据传输的效率 ，可以设置数据缓冲区， 以暂存待发送或待处理的 数据。
单片机串行接口的硬件结构
串行接口的电路组成
目录
CONTENTS
• 单片机串行接口概述 • 单片机串行接口的硬件结构 • 单片机串行接口的编程实现 • 单片机串行接口的调试与测试 • 单片机串行接口的应用实例
01
CHAPTER
单片机串行接口概述
定义与特点
定义：单片机串行接口是指单片机与其 他设备或系统之间进行串行通信的接口 。
示波器
用于测量信号的波形和参数，如电压、频率等。
逻辑分析仪
用于分析单片机的串行接口信号，以便于调试和 测试。
串行接口的性能评估
传输速率
评估串行接口的传输速度，确保满足应用需 求。
误码率
评估数据传输的准确性，确保数据传输无误 码。
兼容性
评估串行接口与其他设备的兼容性，以便于 与其他设备进行通信。
05
串行接口的中断处理
中断请求
当串行接口接收到数据或发生错误时，会产生 中断请求信号。
中断服务程序
在中断服务程序中，根据中断类型执行相应的 处理操作，如数据接收或错误处理。
中断优先级
根据实际情况，为不同的中断类型分配不同的优先级，以确保重要中断得到及 时处理。
04
CHAPTER
单片机串行接口的调试与测 试
为了提高数据传输的准确性，可以选择奇校验或偶校 验方式。
串行数据的发送与接收
发送数据
将要发送的数据按照串行 协议打包，并通过串行接 口发送出去。
接收数据
从串行接口接收数据，并 根据协议进行解析，提取 出有用的信息。
数据缓冲
为了提高数据传输的效率 ，可以设置数据缓冲区， 以暂存待发送或待处理的 数据。
单片机串行接口的硬件结构
串行接口的电路组成
第九章 串行IO接口 微型计算机原理与应用 电子教案 教学课件
停
起始位（5～8）
止 位
D0 D1 D2 D3 D4 … DX 1/0
起
奇
始
偶
位
位
图 9.4 异步通信的数据格式
有效数据5-8位，另有附加位。其中起始位1位，恒为低电平；奇偶校 验位1位，可选；停止位可以是1位、1.5位或者2位，高电平。传送一 个字符必须以起始位开始，停止位结束，称为一帧（Frame）。 通 信时每秒传送二进制数据的位数（bit）称为传输率，也称为波特率 （Band Rate），比如300、600、1200、4800、9600、19200等。 异步数据传送时，发送设备按照格式约定插入起始位、奇偶校验位和 停止位。
25
未定义
(辅信道)允许发送CTS
在使用电话线远距离通信时，发送端要用调制器把数字信号附 加到载波上接收端则用解调器进行解调，从载波上还原出数字 信号，其示意如图9.6所示。
数字 信号
计算 机
RS 23 2C
Mode m
模拟 传输
数字 信号
Mode m
RS 23 2C
计算 机
图9.6 RS-232C串行通信
D2 D3 Rx GDND D4 D5 D6 D7 T xC WR CS C/D RD RxRDY
1
28
2
27
3
26
4
25
5
24
8
21
9
20
10
19
11
18
12
17
13
16
14
15
D1 D0
+5V RxC
DT R RT S DSR RESE CTLK T xD T xEMPT CTS SYNDET /BRKD TE xRDY
9单片机原理与应用(同济出版社魏鸿磊)：第九章 串行通信技术
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。
DATE: 2019/6/25
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四、串行通信接口的编程
例9-1 下图是单片机8051与8位并入串出接口芯片74LS165的接口电路 。使用串行口工作方式0，编程实现单片机从74LS165读取8位开关状态 ，并送P1口上的八个LED显示。
DATE: 2019/6/25
PAGE: 17
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
DATE: 2019/6/25
PAGE: 7
一、串行通信概述
波特率
波特率是数据传输速率，指每秒钟传送二进制位的个数， 单位为bit/s。
波特率是串行通信的重要指标，波特率越高，串口数据传 输速度越快。
假如设定波特率为9600bit/s，而数据帧由1位起始位、8 位数据位、1位停止位构成，则串口每秒钟最多传送 9600/(1+8+1)=960个字节。
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
单片机串行通讯及其接口PPT课件
A 发送端
接收端
数据流 B
K
K
通信链路
发送端 接收端
两个串行通信设备之间只有一条数据线，数据传输 可以沿两个方向，但需要分时进行。
.
15
3）全双工方式：数据可同时在两个方向上传送。
3种方式中， 1）全双工方式的效率最高； 2）半双工方式配置和编程相对灵活，传输成本较低 ； 3）串行通信设备常选用半双工方式。
如果SM2=0，则不论第9位数据是“1”还是“0”，都将前 8位数据送入SBUF中，并置“1” RI，产生中断请求。
方式1时，如果SM2=1，则只有收到停止位时才会激活 RI，没有收到有效的停止位时，RI清0。
方式0时，SM2必须为0。
.
35
（3）REN——允许串行接收位 由软件置“1”或清“0”。
.
10
2. 校验和方法
特点：校验和方法效率更高，可靠性更高。
.
11
2、同步通信
同步通信是一种数据连续传输的串行通信方式， 通信时发送方把需要发送的多个字节数据和校验信息 连接起来，组成数据块。
发送时，发送方只需在数据块前插入1～2个特殊 的同步字符，然后按特定速率逐位输出(发送)数据块 内的各位数据。
.
13
Байду номын сангаас
9.1.1.3 串行通信方式
1）单工方式：这种方式只允许数据按一个固定 的方向传输。
A 发送端
数据流 通信链路
B 接收端
数据传输仅能从发送设备传输到接收设备。
.
14
2）半双工方式：数据可以从A发送到B，也可以 由B发送到A。但A、B之间只有一根传输线，因此同 一时刻只能作一个方向的传送。其传送方向由收发 控制开关K切换。平时一般让A、B方都处于接收状 态，以便能够随时响应对方的呼叫。
单片机原理及应用课件项目9串行口通信教材课程
解释I2C协议的通信流程和帧格式，包括主从设备通信和地址映射。
I2C协议的代码实现和应用案 例
提供示例代码，演示如何在单片机中实现I2C协议的通信和控制外设。
SPI协义的数据传输模式和信号 电平
解释SPI协议中的数据传输模式和信号电平，包括主从模式和主控制。
SPI协议的代码实现
提供示例代码，演示如何在单片机中实现SPI协议的数据传输。
I2C协议的工作原理和应用
深入讲解I2C协议的工作原理和常见应用场景，如传感器通信和设备控制。
I2C协议的通信流程和帧格式
介绍UART协议中数据的格式和常用的指令集，以及如何读写UART数据。
UART协议的数据收发的代码实现
提供示例代码，演示如何在单片机中实现UART协议的数据发送和接收。
UART的中断应用和调试方法
探讨UART中断的应用场景和实现方法，以及如何在调试过程中使用中断。
SPI协议的工作原理和应用
详细介绍SPI协议的工作原理、数据传输模式和常见应用场景，如外设控制和 存储器读写。
介绍调试串口通信的常用方法和工具，如串口调试助手和示波器。
常用串行通信协议：UART、 SPI、I2C
介绍常见的串行通信协议，包括UART、SPI和I2C的原理和应用领原理和常见应用场景，如串口通信和外部设备控制。
UART协议的数据格式和指令 集
探索串行口通信在单片机中的实际应用，如传感器数据采集、外设控制和与 其他设备的通信。
串行口通信的流程和步骤
详细解释串行口通信的工作流程和实现步骤，从初始化到发送和接收数据的 过程。
串行口通信的硬件电路设计和 接口定义
介绍设计串行口通信所需的硬件电路，包括电平转换、串口芯片和接口定义。
I2C协议的代码实现和应用案 例
提供示例代码，演示如何在单片机中实现I2C协议的通信和控制外设。
SPI协义的数据传输模式和信号 电平
解释SPI协议中的数据传输模式和信号电平，包括主从模式和主控制。
SPI协议的代码实现
提供示例代码，演示如何在单片机中实现SPI协议的数据传输。
I2C协议的工作原理和应用
深入讲解I2C协议的工作原理和常见应用场景，如传感器通信和设备控制。
I2C协议的通信流程和帧格式
介绍UART协议中数据的格式和常用的指令集，以及如何读写UART数据。
UART协议的数据收发的代码实现
提供示例代码，演示如何在单片机中实现UART协议的数据发送和接收。
UART的中断应用和调试方法
探讨UART中断的应用场景和实现方法，以及如何在调试过程中使用中断。
SPI协议的工作原理和应用
详细介绍SPI协议的工作原理、数据传输模式和常见应用场景，如外设控制和 存储器读写。
介绍调试串口通信的常用方法和工具，如串口调试助手和示波器。
常用串行通信协议：UART、 SPI、I2C
介绍常见的串行通信协议，包括UART、SPI和I2C的原理和应用领原理和常见应用场景，如串口通信和外部设备控制。
UART协议的数据格式和指令 集
探索串行口通信在单片机中的实际应用，如传感器数据采集、外设控制和与 其他设备的通信。
串行口通信的流程和步骤
详细解释串行口通信的工作流程和实现步骤，从初始化到发送和接收数据的 过程。
串行口通信的硬件电路设计和 接口定义
介绍设计串行口通信所需的硬件电路，包括电平转换、串口芯片和接口定义。
《单片机原理与技术》课件第9章-串行通信及80C51中的串行端口
位1 SM0
位2 SM1
位3 SM2
位4 REN
位5 TB8
位6 RB8
位7 TI
位8 RI
表9-3
串行口的工作方式
SM0 SM1
工作方式
功能说明
波 特 率 固定，fosc/12
0 0
0
8位数据，同步
0 1
1
8位数据，异步 （10位帧）
可变，由TI提供
1 1
3 9位数据，异步 （11位帧） 半固定，fosc/64或 fosc/32
图9-24 串行同步主控发送器/接收器示意图
（1）发送过程
图9-25 串行同 串行同步主控接收时序图
9.2.5
多机通信的实现原理
1．多机通信的接线方式
图9-27 单工的多机通信连接示意图
图9-28 半双工的多机通信连接示意图
图9-29 全双工的多机通信连接示意图
（2）完全双工（full duplex） • 完全双工传送方式如图9-5所示，即两 个站同时都能发送。
图9-5 完全双工示意图
4．信号的调制和解调
图9-6 通信信号示意图
图9-7 电话线的频带图
图9-8 数字信号通过电话线传送产生的畸变
图9-9 调制与解调示意图
图9-10 FSK调制法原理图
1．双机通信方式 2．多机通信方式 3．多主机通信方式
图9-15 一点对多点多机通信方式
图9-16 多主机通信方式
9.2 80C51中的通用同步/异步收/ 发器USART模块
•
表9-1标准80C51的USARI串口支持的通信类型
9.2.2
USART模块相关的寄存器
续表
1．串口控制寄存器SCON
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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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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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
单片机原理及应用第九章
单片机原理及应用第 九章
第1页，本讲稿共94页
9.1 数据通信基础知识
9.1.1.数据通信的概念
▪ 不同的独立系统利用线路（传输介质）互相交换信息（数据）称之为 通信。而构成整个通信的线路（传输介质）称之为网络。如果交换信
息的系统是计算机系统的话，则称之为计算机网络（Computer Network）通信。计算机通信也称为数据通信，典型的数据通信系统 可用下面的等式来描述:
同步传输方式适用于2400bps以上的数据传输，不需 加起、止信号，因此传输效率高，但是实现起来比较 复杂。
第12页，本讲稿共94页
9.1.4 双工通信方式 双工通信方式是对相互通信的两台通信设
备间数据流向的描述,或者说是对一台通信 设备执行收发操作能力的描述。
双工包括全双工、半双工和单工。
第13页，本讲稿共94页
1. 单工（Simplex）形式：单工形式的数据 传送是单向的，通信双方中一方固定作为 发送端，而另一方则固定作为接收端，单 工方式通信时仅需一根数据线，连接图如 图7.2所示。
图7.2 单工通信形式
第14页，本讲稿共94页
2. 全双工（Full-duplex）形式：全双工形式 的数据传送是双向的，通信双方中的任何一 方均可同时发送和接收数据，这就需要两根 数据线，连接图如图7.3所示。
第10页，本讲稿共94页
2.同步和异步传输
⑴ 异步传输方式：在异步传输方式下，传输数据是以字符为单位的，当 发送一个字符代码时，字符前面要加一个“起”信号，其长度为1个码
元,极性为”0”,即空号极性；字符后面要加一个“止”信号， 其长度为1、1.5或2个码元(在国际NO.2码时用1.5码元长),极性为 “1”，即传号极性。加上“起”、“止”信号后，即可区分出所传输
第1页，本讲稿共94页
9.1 数据通信基础知识
9.1.1.数据通信的概念
▪ 不同的独立系统利用线路（传输介质）互相交换信息（数据）称之为 通信。而构成整个通信的线路（传输介质）称之为网络。如果交换信
息的系统是计算机系统的话，则称之为计算机网络（Computer Network）通信。计算机通信也称为数据通信，典型的数据通信系统 可用下面的等式来描述:
同步传输方式适用于2400bps以上的数据传输，不需 加起、止信号，因此传输效率高，但是实现起来比较 复杂。
第12页，本讲稿共94页
9.1.4 双工通信方式 双工通信方式是对相互通信的两台通信设
备间数据流向的描述,或者说是对一台通信 设备执行收发操作能力的描述。
双工包括全双工、半双工和单工。
第13页，本讲稿共94页
1. 单工（Simplex）形式：单工形式的数据 传送是单向的，通信双方中一方固定作为 发送端，而另一方则固定作为接收端，单 工方式通信时仅需一根数据线，连接图如 图7.2所示。
图7.2 单工通信形式
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2. 全双工（Full-duplex）形式：全双工形式 的数据传送是双向的，通信双方中的任何一 方均可同时发送和接收数据，这就需要两根 数据线，连接图如图7.3所示。
第10页，本讲稿共94页
2.同步和异步传输
⑴ 异步传输方式：在异步传输方式下，传输数据是以字符为单位的，当 发送一个字符代码时，字符前面要加一个“起”信号，其长度为1个码
元,极性为”0”,即空号极性；字符后面要加一个“止”信号， 其长度为1、1.5或2个码元(在国际NO.2码时用1.5码元长),极性为 “1”，即传号极性。加上“起”、“止”信号后，即可区分出所传输
串行口通信原理及操作流程
串行口通信原理及操作流程51单片机的串行口是一个可编程全双工的通信接口，具有UART（通用异步收发器）的全部功能，能同时进行数据的发送和接收，也可以作为同步移位寄存器使用。
51单片机的串行口主要由两个独立的串行数据缓冲寄存器SBUF（发送缓冲寄存器和接收缓冲寄存器）和发送控制器、接收控制器、输入移位寄存器及若干控制门电路组成。
51 单片机可以通过特殊功能寄存器SBUF队串行接收或串行发送寄存器进行访问，两个寄存器共用一个地址99H，但在物理上是两个独立的寄存器，由指令操作决定访问哪一个寄存器。
执行写指令时访问串行发送寄存器；执行读指令时，访问串行接收寄存器。
（接收器具有双缓冲结构，即在接收寄存器中读出前一个已接收到的字节之前，便能接收第二个字节，如果第二个字节已接收完毕，而第一个字节还没有读出，则将丢失其中一个字节，编程时应引起注意。
对于发送器，因为是由cpu控制的，所以不需要考虑。
与串行口紧密相关的一个特殊功能寄存器是串行口控制寄存器SCON，它用来设定串行口的工作方式、接收/发送控制以及状态标志等。
串行口控制寄存器SCON串行口控制寄存器SCON在特殊功能寄存器中，字节地址为98H，可位寻址，单片机复位时SCON全部被清零。
位序号D7D6D5D4D3D2D1D0位符号SM0SM1SM2RENTB8RB8T1R1SM0,SM1为工作方式选择位。
串行口有四种工作方式，它们由SM0、SM1设定。
其中方式一最为常用。
SM2为多机通信控制位。
REN为允许串行接收位。
TB8为方式2、3中方式数据的第九位。
RB8为方式2、2中接收数据的第九位。
TI为发送中断标志位，在方式0时，当串行发送第8位数据结束时，或在其他方式，串行发送停止位的开始时，由内部硬件使TI置一，向CPU发出中断申请。
在中断服务程序中，必须使用软件将其清零，取消此中断申请。
RI为接收中断标志位。
在方式0时，当串行接收第8位数据结束时，或在其他方式，串行接收停止位的中间时，由内部硬件使RI置一，向CPU发出中断申请。
单片机原理及接口技术 第9章 串行接口及串行通信技术
误差 7％ 7％ 0.16％ 0.16％ 0 0 0 0 0
9.2.3 多机通信 AT89C51单片机串行口工作在方式2或方式3时，可
实现多机通信功能，即一台主机和多台从机之间通信， 如图9-13所示。
当主机向从机发送信息时，主机首先发送一个地 址帧，此帧数据的第九数据位TB8应设置为“1”，以表 示是地址帧，8位数据位是某台从机的地址。
9.2.1 串行接口的结构及功能 AT89C51串行口的结构框图如图9-8所示，主要由发
送器、接收器和串行控制寄存器组成。
发送 SBUF
门电路
TXD(P3.1)
(99H)
串
发送控制器
行
内 部 总 线
同 步 时 钟
口
串行口中断
≥1
TI
控 制
RI
寄
存
接收控制器
器
(98H)
接收
SBUF (99H)
输入移位寄存器
串行发送时，外部可扩展一片(或几片)串入并出的 移位寄存器，如图9-11所示。
RXD 输 出 数 据 1 SA
2
移 位 脉 冲 3 SB
TXD
CLK
74LS164
89C51
3 4 5 6 10111213
D7D6 …
D0
图9-11 方式0扩展并行输出口
串行接收时，外部可扩展一片(或几片)并入串出的 移位寄存器，如图9-12所示。当由软件使REN置为1， RI=0时，即启动串行口以方式0接收数据。
4．工作方式3
在方式3下，串行口同样工作在11位异步通信方式， 其通信过程与方式2完全相同，所不同的是波特率，方 式3的波特率由定时器T1的计数溢出率决定，确定方法 与工作方式1中的完全一样。
《单片机原理与应用及上机指导》第9章：串行通信及接口
1．RS-232接口 2．RS-422与RS-485串行接口标准 3．3种标准的比较
1．RS-232接口
RS-232接口(又称 EIA RS-232 C)是目前最常用的一种串 行通信接口。它是在1962年由美国电子工业协会(EIA)联 合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共 同制定的用于串行通信的标准。它的全名是“数据终端 设备(DTE)和数据通信设备(DCE)之间串行二进制数据交 换接口技术标准”该标准规定采用一个25个脚的 DB25连 接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对 各种信号的电平加以规定。 (1) 机械特性 (2) 电气特性
图9.7 异步通信的字符帧格式
9.3.2 同步通信
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，每个数据块的头部和尾部都要附加一个特殊的字符或比 特序列，标记一个数据块的开始和结束，一般还要附加一个校验序列 (如16位或32位CRC校验码)，以便对数据块进行差错控制。所谓同 步传输是指数据块与数据块之间的时间间隔是固定的，必须严格规定 它们的时间关系。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。同步通信数据 格式 如图9.8所示。 根据同步通信规程，同步传输又分为面向字符的同步传输和面向位流 的同步传输。 1．面向字符的同步协议 2．面向位流的同步协议(ISO的HDLC) 3．同步通信的“0位插入和删除技术” 4．SDLC/HDLC异常结束
1．RS-232接口
RS-232接口(又称 EIA RS-232 C)是目前最常用的一种串 行通信接口。它是在1962年由美国电子工业协会(EIA)联 合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共 同制定的用于串行通信的标准。它的全名是“数据终端 设备(DTE)和数据通信设备(DCE)之间串行二进制数据交 换接口技术标准”该标准规定采用一个25个脚的 DB25连 接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对 各种信号的电平加以规定。 (1) 机械特性 (2) 电气特性
图9.7 异步通信的字符帧格式
9.3.2 同步通信
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，每个数据块的头部和尾部都要附加一个特殊的字符或比 特序列，标记一个数据块的开始和结束，一般还要附加一个校验序列 (如16位或32位CRC校验码)，以便对数据块进行差错控制。所谓同 步传输是指数据块与数据块之间的时间间隔是固定的，必须严格规定 它们的时间关系。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。同步通信数据 格式 如图9.8所示。 根据同步通信规程，同步传输又分为面向字符的同步传输和面向位流 的同步传输。 1．面向字符的同步协议 2．面向位流的同步协议(ISO的HDLC) 3．同步通信的“0位插入和删除技术” 4．SDLC/HDLC异常结束
单片机原理与应用 第9章 单片机的串行接口
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图9-1 单片机并行通信示意图
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2．串行通信
串行通信是将传输数据的各 比特（位）按先后顺序逐位进行 传送。单片机通过串行接口与外 设进行串行通信的示意图如图92所示。
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图9-2 单片机串行通信示意图
图中TXD是串行数据发送脚，RXD是串 行数据接收引脚。
10bit/个 × 240个/s = 2400 bit/s
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波特率：
为每秒钟传送的码元数，单位为“波特 ”，常用符号B（Baud）表示。
例如，若某通信系统每秒钟传送2 400个 码元，则该系统的波特率为2 400波特或写作 2 400B。但要注意，波特率仅仅是表征单位 时间内传送码元的数目，而没有限定码元由 何种进制构成。
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波特率和比特率的区别：
对于二制码元（0或1），由于每个码元的 信息量为1比特，因此，这时，比特率和波特 率在数值上相同；
对于四制码元（00、01、10或11），由 于每个码元的信息量为2比特，因此，四制码 元的比特率在数值上是波特率的2倍。 正因为在二进制下，波特率和比特率在数 值上相同，所以也经常用波特率表示数据的传 输速率。
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串行通信的优缺点：
优点: 通信线路简单，只需一对传输 线就可以实现数据的发送和接收， 而且可以利用电话线，从而大大地 降低了线路成本，特别适合用于远 距离通信。 缺点：传送速度较低。
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9.1.1 串行通信的分类
1．异步通信 2．同步通信
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1．异步通信
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9.2.2 串行通信接口标准
所谓接口标准就是明确定义信号线，使接口电路标准化、 通用化。借助串行通信标准接口，不同类型的数据通信 设备可以很容易实现它们之间的串行通信连接。不同的 计算机系统或通信设备之间要顺利地实现通信，必须遵 循同一规则，这个规则就是一个标准。标准的异步串行 通信接口有 RS-232C 、 RS-449 、 RS-422 、 RS-423 和 RS485。
2．RS-422与RS-485串行接口标准
由于RS-232接口标准出现较早，难免有不足之处，主要 有以下4点。
(1) 接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与 TTL电平不兼容，故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。 (2) 传输速率较低，在异步传输时，波特率为20kb/s。 (3) 接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形 式， 这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性能弱。 (4) 传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只 能 用在50m左右。 针对RS-232的不足，于是就不断出现了一些新的接口标准，RS422、RS-485就是比较有代表性的两种标准。
9.2 串行通信的原理
所谓“串行通信”是指外设和计算机间使用一根数据信号线， 数据在一根数据信号线上按位进行传输，每一位数据都占据 一个固定的时间长度。这种通信方式使用的数据线少，在远 距离通信中可以节约通信成本。当然，其传输速度比并行传 输慢。数据接收设备将接收到的串行形式数据转换成并行形 式进行存储或处理，所以串行口的本质就是单片机与外围数 据设备的数据格式转换(或者称为串/并转换器)，即当数据 从外围设备输入计算机时，数据格式由位(bit)转化为字节 数据；反之，当单片机发送下行数据到外围设备时，串口又 将字节数据转化为位数据。 9.2.1 串行通信的基本原理 9.2.2 串行通信接口标准
9.3.1 异步通信
1．异步通信原理 简单来说，异步通信(Asynchronous Communication)就是以一个字符 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，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。 异步传输格式亦称为起止异步协议，其特点如下： 起止式异步协议的特点是一个字符、一个字符传输，并且传送一个字符总 是以起始位开始，以停止位结束，因为发送与接收双方之间的数据处理速 度有可能不一样，因此在两个字符之间需一定的时间间隔。 异步传输格式字符帧也叫数据帧，由起始位、数据位、奇偶校验位和停止 位4部分组成，其格式 如图9.7所示。 NEXT
9.2.1 串行通信的基本原理
单片机使用串行口进行异步通信时，其接收和发送过程 如下。
(1) 接收。串行口按设定的工作方式和波特率通过P3.0口串行移入 格式化数据到输入寄存器，待整帧数据接收完毕后进行反格式化 处理，然后送入数据缓冲器，形成中断请求RI，通知CPU读取数 据。 (2) 发送。当单片机 CPU向串行口的发送数据缓冲寄存器移入所 需发送的数据后，串行口自动按设定的格式将数据组装成标准格 式帧，然后以规定的波特率，借助于发送缓冲器的移位功能通过 P3.1逐位移出。数据移完后，形成中断请求TI，通知CPU准备下 一帧数据的发送过程。
1．RS-232接口 2．RS-422与RS-485串行接口标准 3．3种标准的比较
1．RS-232接口
RS-232接口(又称 EIA RS-232 C)是目前最常用的一种串 行通信接口。它是在1962年由美国电子工业协会 (EIA)联 合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共 同制定的用于串行通信的标准。它的全名是“数据终端 设备(DTE)和数据通信设备 (DCE)之间串行二进制数据交 换接口技术标准”该标准规定采用一个25个脚的 DB25连 接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对 各种信号的电平加以规定。 (1) 机械特性
计算机通信有两种方式：并行通信方式与串行通信方式。并 行通信是将数据字节的各位用多条数据线同时进行传送，并 行通信的特点是：控制简单，传输速度快，但传输线较多， 长距离传送时成本高且接收方的各位同时接收存在困难。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，串行通信的特点是：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。80C51内部有一个串行通信I/O口，通 过它可以实现和其他单片机系统、PC系统的串行通信。
3．3种标准的比较
RS-232、RS-422和RS-485有关电气参数比较如表9.3所示。
9.3 通 信 协 议
所谓通信协议是指通信双方的一种约定。在约定中对数据格 式、同步方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式及控制字 符定义等作出统一规定，通信双方必须共同遵守。因此，也 叫做通信控制规程，或称传输控制规程。 按照串行数据的时钟控制方式，串行通信可分为异步通信和 同步通信两类。 9.3.1 异步通信 9.3.2 同步通信 9.3.3 异步通信和同步通信的比较
第9章 串行通信及接口
教学提示和教学目标 9.1 串行口的结构 9.2 串行通信的原理 9.3 通 信 协 议 9.4 单 机 通 信 9.5 多 机 通 信 9.6 上机指导：串行静态显示电路
教学提示和教学目标
教学提示：通信是人们传递信息的方式。计算机通信是将计算机技术和 通信技术相结合，完成计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信息 交换。串行通信技术是构建单片机应用系统的关键技术，尤其是构建网 络控制单片机应用系统。 教学目标：复习80C51单片机串行接口结构；了解80C51单片机串行 接口原理；掌握80C51单片机串行接口的使用方法。