第6章 串行接口技术及应用
《串行口的应》课件
串行口的硬件接口参数
接口类型： RS-232、 RS-422、 RS-485等
传输速率： 9600bps、 19200bps、 38400bps
等
数据格式： ASCII、二进
制等
信号电平： TTL、EIA-
485等
连接方式： 直连、交叉
连接等
传输距离： 短距离、中 距离、长距
离等
串行口的硬件接口连接方式
串行口的工作原理
串行口是一种通信接口，用于在两个设备之间传输数据 串行口的工作原理是将数据一位一位地传输，而不是同时传输多位数据 串行口的传输速度较慢，但传输距离较远 串行口的传输方式包括同步传输和异步传数据传输速度较快，但需要额外的时钟信号
异步串行口：数据传输速度较慢，但无需额外的时钟信号
检查串行 口的驱动 程序和固 件版本： 确保串行 口的驱动 程序和固 件版本是 最新的， 并且与设 备兼容
串行口的软件编程语言
C语言：广泛 应用于嵌入 式系统，具 有强大的硬 件控制能力
Python：简 单易学，适 合初学者， 具有丰富的
库和工具
Java：面向 对象，跨平 台，适合大
型项目
C++：高效， 灵活，适合 高性能计算 和系统编程
关闭串行口：在通信结束后，关闭串行口，释放资源
串行口的数据传输协议类型
同步传输协议：如SPI、I2C等，特点是速度快、实时性好 异步传输协议：如UART、RS-232等，特点是简单、成本低 半同步传输协议：如CAN、LIN等，特点是实时性好、抗干扰能力强 混合传输协议：如USB、PCI等，特点是速度快、兼容性好
Rust：安全， 高效，适合 系统编程和 嵌入式系统
Go：简单， 高效，适合 网络编程和
第六章微型计算机接口技术及应用PPT课件
文终/组终，当正文很长，分n帧传送时，前n1帧用ETB，最后1帧用ETX BCC：块校验 （从SOH到ETX/ETB），纵横奇偶校验或 CRC校验
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2.面向字符的同步通信数据格式 （续）
③数据透明
➢数据透明
通信协议所具有的区分数据流中出现的特定字符编
制
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6.1 串行传送的基本概念
本节内容
1 串行传送的特点 2 串行数据传送方向 3 信号的调制和解调 4 信息的检错与纠错 5 波特率与收/发时钟 6 串行通信的基本方式
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3
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1. 串行传送的特点
串行传送: 在1根信号线上分时传送多位信息
调制解调器的种类:
振幅键控(ASK)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)
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FSK: 频率f1
S1
频率f0
数字 信号
1
S0 6
+ 输出
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4.信息的检错与纠错
基本通信规程: 奇偶校验、方阵码检错 反馈重发
高级通信规程: 循环冗余码(CRC)检错 自动纠错
的字符；每帧内部的每一位都是同步的； 即：
字符间及字符内各位间都是同步的；对时钟要求
严格，收发双方用同一时钟
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6.2串行通信的数据格式
本节内容
1 起止式异步通信数据格式 2 面向字符的同步通信数据格式 3 面向比特的同步通信数据格式
串行接口教程串行通讯的概念
（2）数据发送与接收线： 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。
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 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
功能说明
缩写
针号
功能说明
缩写
1
数据载波检测
DCD
8
数据载波检测
DCD
2
接收数据
RXD
3
接收数据
RXD
3
发送数据
TXD
2
发送数据
TXD
4
数据终端准备
DTR
《单片机应用技术》000-9(周君芝)课件 项目五 串行接口技术的应用
5.1.1 串行通信的基本知识
2）同步通信方式同步通信方式是一种连续传送数据的方式。数据通常是以多个字符组成的数据块为单位进行传送的。同步通信时，接收端和发送端必须先建立同步（即双方的时钟要调整到同一个频率），然后才能进行数据的传输。在同步通信方式中，接收端是靠数据的格式来接收数据的。数据由同步字符、数据字符和校验字符等组成，其格式如图所示。
5.1.1 串行通信的基本知识
3．波特率
波特率定义为每秒传送二进制数的位数，单位为bit/s（或bps），即位/秒。波特率用于表示数据传输的速度，波特率越高，数据传输的速度越快。假设数据传输速度为100 字符/秒，而每个字符包括10个代码位（1个起始位、1个奇偶校验位、1个停止位、7个数据位），则波特率为100 字符/秒×10 位/字符=1 000 位/秒
单片机应用技术（第 2 版）
项目5
项目4
项目3
项目2
项目1
C语言基础知识
单片机开发软件及硬件系统的认识
中断系统与定时/计数器的应用
显示器与键盘接口技术的应用
串行接口技术的应用
目录
项目7
项目6
A/D与D/A转换技术的应用
单片机综合实践
项目5
串行接口技术的应用
项目导读
在项目2中介绍51系列单片机的内部结构时，我们已经知道在单片机内有一个可编程、全双工的串行接口，它是单片机与外界进行信息交换的工具，能够轻松完成单片机与其他设备之间的远距离通信。本项目将介绍串行通信的相关知识，串行接口的结构、原理及其应用，使学生能够掌握串行接口的工作原理并能根据功能需求编写程序。
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5.1.1 串行通信的基本知识
数据的各位在多根数据线上同时传送，如图所示。
电子系统设计中常用串行接口及其应用
电子系统设计中常用串行接口及其应用在电子系统设计中，串行接口是一种常用的通信协议，用于在多个设备之间传输数据。
与并行接口相比，串行接口只需使用一条信号线来传输数据，因此可以减少硬件复杂度、节省成本，并且具有更好的扩展性和可靠性。
下面将介绍一些常见的串行接口及其应用。
1. 串行通用总线（Serial General Purpose Interface，SGPI）：SGPI是一种开放标准的串行总线接口，可以在各种应用中使用，包括计算机、通信设备、工业自动化等。
它支持高速的全双工数据传输，可以连接多个设备，并提供了可靠的错误检测和纠正机制。
SGPI还支持热插拔功能，方便设备的添加和移除。
2. 串行外设接口（Serial Peripheral Interface，SPI）：SPI是一种常用的串行通信接口，常用于连接微控制器和外设设备，如存储器、传感器、显示器等。
SPI接口使用4条信号线实现全双工的数据传输：主设备输出SCLK时钟信号，从设备接收数据（MISO）、主设备发送数据（MOSI）和主设备选择从设备（SS）。
SPI接口具有高速传输、简单灵活、可靠性高等特点，适用于多种应用场景。
3. 串行高速接口（Serial Advanced Technology Attachment，SATA）：SATA是一种用于连接计算机硬盘驱动器和光盘驱动器的串行接口，取代了传统的并行接口（IDE）。
SATA接口使用7条信号线进行数据传输，支持高达6 Gbps的传输速度。
SATA接口具有高速传输、抗干扰能力强、线缆长度灵活等特点，广泛应用于个人电脑、服务器等领域。
4. 通用串行总线（Universal Serial Bus，USB）：USB是一种广泛应用于计算机和消费电子产品中的串行接口标准。
USB接口可以连接各种外部设备，如键盘、鼠标、打印机、摄像头等。
USB接口提供了简单易用的插拔功能，支持高速数据传输和供电能力。
USB接口还定义了各种协议和设备类别，方便不同设备的互联互通。
接口课件第6章串行接口
接口电路的设计和优化
硬件方面
针对不同接口特点，合理设计布线、增强电路抗干 扰能力、提升信号传输稳定性等。
软件方面
编写清晰简洁的程序代码、提高系统性能、抵御恶 意攻击等，保证接口电路的稳定工作。
串行接口的测试与调试方法
1 仿真测试
采用仿真工具对电路进行测试和分析，能快速发现并修复问题。
2 硬件测试
串行接口PPT课件第6章
串行接口是电子产品中广泛应用的技术之一，本章将对串行接口的基本概念、 分类和特点进行介绍。
串行接口的原理与流程
1
发送端
将字节按照特定协议编码并按位转换成电信号，经过物理层和传输介质发送至接 收端。
2
物理层
采用不同的编码方式处理发送端的信号，以确保数据传输的准确性和稳定性。
3
通过万用表、示波器等工具对接口电路进行实际测试，可以检测系统的真实工作情况。
3 调试追踪
利用断点、跟踪等技术进行代码调试，可以快速定位和解决系统故障。
串行接口技术的发展趋势
“高速、宽带、智能”
“数字化、集成化、 模块化”
“多协议、多层次、 多媒体”
I2芯片之间的通讯，具有线路简洁、速率高等特点，被广泛应用于电脑硬件、 手机等领域。
2
SPI串行总线
具有传输速率高、接口数量多、传输距离远等特点，被广泛用于嵌入式系统、网 络通讯、数码电子产品等行业。
3
CAN总线和LIN总线
CAN和LIN总线是汽车电子领域中广泛使用的两种通讯协议，具有成本低、稳定 性高等优点，能有效提高整车性能。
RS-485/422总线的规范
RS-485总线
是一种高可靠性的多点通讯协议，支持千米级传输距离和百兆级传输速率，被广泛用于工业 自动化、电力监测等领域。
串行通信的工作原理及应用
串行通信的工作原理及应用1. 什么是串行通信串行通信是一种数据传输方式，在这种方式下，数据位是按照顺序一个一个地传输的。
相对应的是并行通信，它是一种同时传输多个数据位的通信方式。
在串行通信中，数据位通过一个传输线依次传送，每个数据位之间由一个起始位和一个停止位分隔。
这种传输方式的优点是占用较少的传输线资源，但由于需要一个接一个地传输数据位，速度较慢。
2. 串行通信的工作原理串行通信的工作原理包括以下几个要点：2.1 起始位和停止位在每个数据位之间，串行通信需要加入起始位和停止位作为分隔符。
起始位和停止位分别被设置为逻辑低和逻辑高，用于标识每个数据位的开始和结束。
这样接收端可以通过检测起始位和停止位来判断每个数据位的位置，从而正确地解析接收的数据。
2.2 传输速率串行通信的传输速率是指每秒传输的比特数，通常用波特率（bps）来表示。
波特率越高，传输速度越快。
但是在实际应用中，传输速率受到传输线路的限制，不能无限制地提高。
需要在实际应用中根据需求和可用的传输线路选择合适的波特率。
2.3 容错性串行通信在传输过程中需要保证数据的可靠性和完整性。
为了提高容错性，通常会在传输的数据中添加校验位或者奇偶校验位来验证数据的正确性。
接收端通过对接收到的数据进行校验，判断数据是否出错。
如果校验失败，说明数据传输中存在错误，可以通过重新传输或其他方式进行错误处理。
3. 串行通信的应用串行通信在现代通信领域有着广泛的应用，以下列举了一些常见的应用场景：3.1 串行通信接口串行通信接口是计算机与外部设备进行通信的重要方式之一。
例如，通过串口接口（RS232C 或 USB），计算机可以与打印机、调制解调器、传感器等设备进行串行通信。
串行通信接口可以通过串行线缆传输数据，并对数据进行解析和处理。
3.2 串行通信协议串行通信协议是在串行通信中定义数据传输格式和规则的一组约定。
常见的串行通信协议包括UART、SPI、I2C等，并且每个协议都有自己的通信规范和数据传输方式。
串行口的工程应用及原理图
串行口的工程应用及原理图1. 什么是串行口串行口是计算机与外部设备进行数据通信的接口之一。
它使用一根线路在计算机和外设之间进行数据传输。
串行口一般是指串行通信口，即通过一条线路逐位传输数据的通信接口。
2. 串行口的工程应用2.1 老串行口应用在早期计算机时代，老式串行口（也称为RS232串行口）是最常见和最广泛应用的介质之一。
它被用于连接打印机、调制解调器、键盘、鼠标等各种外部设备。
通过串行口，计算机可以与这些外部设备进行数据交互。
例如，用户可以通过串行口连接打印机，并通过计算机将文本发送到打印机进行打印。
2.2 工业自动化串行口在工业自动化领域也有广泛的应用。
例如，在工厂的生产线上，计算机可以通过串行口与PLC（可编程逻辑控制器）进行通信，实现对生产过程的监控和控制。
串行口可以传输传感器数据和执行控制指令，实现工艺过程的自动化。
2.3 无线通信领域在无线通信领域，串行口也有重要的应用。
例如，在物联网设备中，通过串行口将传感器数据传输到计算机或云端进行分析和处理。
另外，通过串行口可以与无线模块进行通信，实现物联网设备的远程控制和监控。
3. 串行口的原理图下面是串行口的简化原理图：+-----------------+| 数据线 |+-----------------+||+----+----+| || 串行口 || |+----+----+||+---------------+| 电脑主板 |+---------------+原理图中的串行口由数据线和电脑主板组成。
数据线用于传输数据，电脑主板负责控制和管理串行口的工作。
计算机通过串行口向外部设备发送数据时，数据被序列化并逐位发送，接收时则逆序进行解码恢复原始数据。
4. 串行口的工作原理串行口的工作原理是逐位传输数据。
计算机将数据拆分为一系列的位，通过数据线逐位发送。
数据位按照事先约定好的编码格式进行传输，通常是使用ASCII码。
在串行口中，除数据位外，还有一个起始位和一个或多个停止位，用于标识数据的开始和结束。
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
第六章接口
6-1 概述
当今社会已进入信息时代，网络成为当今科技发 展的一大方向，计算机系统通过网络这一桥梁，在信 息时代中发挥着越来越大的作用。在单片机的应用系 统中，单机应用非常广泛，但在一些大型、智能化系 统中，必须要由多个单片机协同工作才能完成任务， 因此，它们之间的信息传递成为了一种必然。在学习 单片机间的通讯之前，我们有必要对通信的基础知识 有一些了解。
（2）接收 其方法与方式1类似
说 明
由于方式1、2和3并不传送同步时钟，因 此，必须保证发送方和接收方应工作在相同 的波特率下，才能保证数据的准确传送。
MCS-51单片机串行口的应用
一、MCS-51单片机的串行通讯的波特率 串行口的传送速率即波特率由fosc、 PCON、SMOD及定时器T1的设定。
SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI
程序清单： ORG 2000H UART:MOV SCON,#00H MOV A,#80H
CLR P1.0
LCALL DELAY SETB P1.0 STA: MOV SBUF,A JNB RR TI,$ A
;移位寄存器清零
串行口发送标准模块
I2C总线器件地址SLA格式如下：
D7 SLA DA3 D6 DA2 D5 DA1 D4 DA0 D3 A2 D2 A1 D1 A0 D0 R/ W 读/写
器件固有地址编码
器件引脚地址
⑴ DA3～DA0 4位器件地址是I2C总线器件固有的地址编码， 器件出厂时就已给定，用户不能自行设置。 ⑵ A2A1A0 3位引脚地址用于相同地址器件的识别。若 I2C总线上挂有相同地址的器件，或同时挂有多片相同 器件时，可用硬件连接方式对3位引脚A2A1A0接Vcc或接 地，形成地址数据。 ⑶ R/W 数据传送方向。R/W=1时，主机接收（读）； R/W=0时，主机发送（写）。
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。
串行口的应用ppt课件
2021/1/1
例說89S51-C語言89S51-C语言
8-15
yiher
SCON寄存器
2021/1/1
例說89S51-C語言89S51-C语言
8-16
yiher
方式设置
2021/1/1
例說89S51-C語言89S51-C语言
8-17
yiher
Timer 1产生的常用波特率表
fOSC 波特率
150 300 600 1200 2400 4800 4800 9600 9600 19200 38400 76800
例說89S51-C語言89S51-C语言
8-34
yiher
74164引脚图
2021/1/1
例說89S51-C語言89S51-C语言
8-35
yiher
74164时序图
2021/1/1
例說89S51-C語言89S51-C语言
8-36
yiher
74165引脚图
2021/1/1
例說89S51-C語言89S51-C语言
8-41
yiher
mode 0串行输入实验(ch08-8-1.c)
2021/1/1
例說89S51-C語言89S51-C语言
8-42
yiher
实例演练8-8-2
串行数据转并行数据实验
2021/1/1
例說89S51-C語言89S51-C语言
8-43
yiher
串行数据转并行数据实验电路图
2021/1/1
-
例說89S51-C語言89S51-C语言
20
0x52 0xa9 0xd5 0xea
0xf5
0xf5
-
微机（微型计算机技术及应用）填空题题库
第1章微型计算机概述1.微型计算机中各部件是通过构成一个整体的．2._________是微型计算机的核心。
3.总线按照其规模、用途和应用场合可分为___________、__________和____________。
4.微型计算机由________ 、_______ 、_______ 和_______ 组成。
5.以微型计算机为主体，配上___________、_____________和_________之后，就成了微型计算机系统。
6.微型计算机的主要性能指标有CPU的位数、___________、_______________、__________第2章 16位和32位微处理器1.Intel 8086CPU是_______位微处理器，有_____根数据总线和____根地址总线，存储器寻址的空间为_______,端口寻址空间为_____。
8088CPU有＿＿根数据总线。
2.I/O端口地址有两种编址方式，分别是______________、____________.3.输入/输出端口有两种编址方法，既I/O端口与存储单元统一编址和I/O单独编址。
前一种编址的主要优点是和。
后一种编址的主要优点是和。
4.标志寄存器中包含标志和标志。
前者由人为指令设置，后者由程序运行结果决定。
5.所谓最小模式，就是。
6.所谓最大模式是7.8086工作在最大模式下，引脚MN/MX*接（高/低）电平。
8.8086/8088CPU的数据线和地址线是以_______ 方式轮流使用的。
9.8086中的BIU由__________个____________位段寄存器、一个_______位指令指针、__________字节指令队列、_______位地址加法器和控制电路组成。
10.8086/8088提供的能接受外中断请求信号的引脚是和。
两种请求信号的主要不同之处在于。
11.8086/8088的存储器是分段的，因此存储单元的物理地址是由和组合而成的。
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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• 6.4.4 单片机与PC机的串行通信
计算机中的串行通讯端口（Serial Communication Port）是计 算机上的标准配备。 • 为了简化起见，PC机部分可利用软件——串行调试助手V2.2（ 读者通过网上下载获得），串行调试助手V2.2的操作界面如图618所示。 •
图6-18 串行调试助手的操作界面
1．方式2和方式3的工作原理 11位的UART格式，一帧数据由11位组成，1位起始位，8位 数据，1位可编程控制的第9位数据和1位停止位。方式2和方式3 除波特率设定外，其他相同，适用于多机通信，其简化的功能结 构如图6-11所示。 • 2．方式2和方式3的应用举例 • •
图6-10 方式1的功能结构简化图
• 6.4.2 单片机双机通信
•
•
在全双工方式下，两机可以同时进行数据的发送和接收。
MCS-51系列单片机串行口方式2和方式3可用于多机通信。 多机通信常采用一台主机和多台从机组成主从式多机系统，主机 与各从机之间能实现全双工通信，而各从机之间不能直接通信， 只能经过主机才能实现。
• 6.4.3 单片机多机通信技术
图6-3 异步通信的数据格式
2．同步通信 同步通信时，接收端和发送端必须先建立同步输。 • 同步通信方式以多个字符组成的数据块为传输单位连续地传 送数据，在数据块开始时用同步字符来指示，其数据格式如图6-4 所示。同步通信对硬件要求较高，适合于需要传送大量数据的场 合。 • •
图6-7 方式0的功能结构简化图
• 6.3.2 方式1
• 10位的UART格式，一帧数据由10位组成，1位起始位，8位 数据，1位停止位。波特率可变，根据定时器1的溢出率计算（详 见第五部分）。全双工通信模式，TXD为信息发送端，RXD为信息 接收端。方式1简化的功能结构如图6-10所示。
• 6.3.3 方式2和方式3
• 6.2 MCS-51串行接口结构和工作原理
• 6.2.1 串行口的结构
• MCS-51单片机串行接口是一个可编程的全双工串行通信接 口，通过引脚RXD（P3.0）和引脚TXD（P3.1）与外界通信。串行 接口的结构如图6-6所示。
图6-6 串行口结构
• 6.2.2 串行口的工作原理 • 6.2.3 串行口的控制寄存器
单片机原理及应用技术
第6章 串行接口技术及应用
• 【引 子】
• 在第二章中介绍MCS-51系列单片机的I/O端口的使用时，我 们已经知道在单片机内有一个可编程、全双工的串行口，它是单 片机与外界进行信息交换的工具。项目六将学习串行通信的相关 知识、串行口的结构、原理以及应用。
• 【本章内容提要】
• • • • 了解串行通信基本知识 熟悉MCS-51的串行口结构和工作原理 掌握串行口的工作方式 掌握单片机通信技术
图6-4 同步通信的数据格式
• 6.1.2 串行通信的制式
• 串行通信按数据传送的方向可分为单工、半双工和全双工三 种制式。
• 6.1.3 串行通信的波特率
在串行通信中，每位数据的传送时间（即位宽）是固定的， 一般用Td表示。Td的倒数称为波特率，表示每秒传送的二进制代 码的位数，它是衡量传输通道频宽的指标。 • 1波特=1位/秒（1bit/s） • 假设数据传输的速率为100字符/秒，而每个字符包括10个 代码位（1个起始位、1个终止位、8个数据位），此时波特率为 100×10=1000波特。 •
• • • • • 1．串行口控制寄存器SCON 2．电源控制寄存器PCON 1．方式0 2．方式2 3．方式1或方式3
• 6.2.4 串行口的波特率设定
• 6.3 串行口工作方式
•
• •
下面将详细讲述在SM0、SM1控制下的4种工作方式。
• 6.3.1 方式0
1．方式0的工作原理 外接移位寄存器的工作方式，8位数据为一帧，没有起始位 和停止位，先发送或接收最低位，波特率固定不变，为振荡率的 fosc/12。该方式主要用来外接移位寄存器来扩展I/O口，或外接 同步输入输出设备。方式０的功能结构简化如图6-7所示。 • 2．方式0的应用案例
图6-11 方式2或方式3的功能结构简化图
• 6.4 单片机通信技术
• 6.4.1 RS-232C串行通讯协议和MAX232芯片
（一）RS-232C串行通讯协议 RS-232C美国电子工业协会（EIA）制定，是目前使用最多的 一种异步串行通信总线标准。其中“RS”是Recommended Standard（推荐标准）的缩写，“232”是该标准的标识，“C” 表示此标准已修改了三次。 • （二）MAX232芯片 • MAX232是由德州仪器公司（TI）推出的一款兼容RS232标 准的芯片。 • •
• 6.1 串行通信概述
• 什么是通信？简单地说，不同的系统经由线路相互交换数据，就 是通信。数据通信可以分为并行通信和串行通信两种方式，如图 6-1和图6-2所示。
图6-1 并行通信示意图
图6-2 串行通信示意图
• 6.1.1 串行通信方式
根据同步方式的不同，串行通信方式可分为同步通信和异步 通信。 • 1．异步通信 • 异步通信方式不要求接收端时钟和发送端时钟同步。发送端 发送完一个字符帧后，可经过任意长的时间间隔再发送下一个。 异步通信的数据格式如图6-3所示，一个字符帧由起始位、数据位 、奇偶校验位和停止位组成。 •