串行输入输出接口
RS-232C串行接口的简介
2.2 RS-232C串行接口硬件接口管脚的定义
RTS：发送请求，输出。当DTE需要向DCE发送数据时，向接收方（DCE）输出RTS信号。 CTS：发送允许或清除发送，输入。作为“清除发送”信号使用时，由DCE输出，当CTS有效时，DTE 将终止发送（如DCE忙或有重要数据要回送DTE）；而作为“允许发送”信号使用时，情况刚好相反：当 接收方接收到RTS信号后进入接收状态，接收方准备就绪后向请求发送方回送 CTS 信号，发送方检测到 CTS有效后，启动发送过程。
上的信号衰减的缘故。因为RS-232C标准采用单端发送和单端接收，易受共模噪声干扰，有时噪声幅度 高达好几伏，所以电平摆幅小了，噪声会淹没有用信号，可靠性差。另外，考虑到长线上的信号会衰减， RS-232C标准规定，要求驱动器输出端电平必须在±5V～±15V，负载端要大于+3V（逻辑0）或小于-3V （逻辑1），这意味着传输线上即使是衰减2～12V电平，负载端也可以正确有效地检测出逻辑1和逻辑0。 请注意：单片机串行口采用正逻辑的TTL电平，这样就存在TTL电平与EIA电平之间的转换问题。
2.2 RS-232C串行接口硬件接口管脚的定义
由于RS-232C接口标准并未定义连接器的物理特性，因此，出现了DB-25、DB-15和DB-9各种类型的 连接器，其引脚的定义也各不相同。DB-25、DB-9定义见下图：
RS-232C的标准定义了25芯标准连接器中的20根信号线，其中2条地线、4条数据线、11条控制线、3 条定时信号线，剩下的5根线作备用或未定义。常用的只有DSR、DTR、RTS、CTS、RLSD、RI、TXD、RXD、 GND管脚。
息可以传送到各个从机或传送到某个指定的从机，而从机发出的信息只能被主机接收。
情况下，DTE和 DCE之间最大传输距离为15m。为了保证码元畸变小于4%的要求，接口标准在电气特性中
串行输入输出接口
T1溢出率=fosc/12/(28 –X)
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思考题3
为什么定时器T1用作串行口波特 率发生器时,常采用工作方式2 ? 8051中SCON的SM2、TB8、RB8有何 作用？ 叙述多机通信的原理。
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第七节 中断系统
CPU才会响应中断请求
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CPU响应中断请求
保留断点
清中断标志位
中断服务程序的入口地址装入C
外中断0 T0中断
0003H 000BH
外中断1 T1中断
0013H 001BH
串行口中断 0023H
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中断请求的撤除
定时器/计数器0、1的中断请求及跳 变触发的外中断0、1，硬件自动撤 除
器停振以禁止芯片所有的其它功能直到下一次硬
件复位
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思考题4
8051有几个中断源,有几级中断优 先级?各中断标志是怎样产生的,又 是怎样清除的?
简述MCS-51单片机中断响应过程。 中断响应后,是怎样保护断点和保 护现场的?
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第二章小结
MCS-51内部结构 存储器结构（程序存储器、数据 存储器） 定时器/计数器的4种工作方式 P0-P3口的结构，应用注意 串行口的工作方式，应用场合 中断控制和中断响应
PUSH A . POP A POP PSW RETI .
保护现场
恢复现场 中断返回 .
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第八节 单片机的复位方式
与节电运行方式
一、复位工作状态
微机原理第八章 串行通信及串行接口
1. 可编程串行接口典型结构
✓状态寄存器
✓控制寄存器
✓数据输入寄存器--串行输入/并行 输出移位寄存器
✓数据输出寄存器--并行输入/串行 输出移位寄存器
2. 串行通信基本概念
在串行通信时，数据和联络信号使用同一条信号线 来传送，所以收发双方必须考虑解决如下问题： ❖ 波特率---双方约定以何种速率进行数据的发送和接收 ❖ 帧格式---双方约定采用何种数据格式 ❖ 帧同步---接收方如何得知一批数据的开始和结束 ❖ 位同步--- -接收方如何从位流中正确地采样到位数据 ❖ 数据校验--- -接收方如何判断收到数据的正确性 ❖差错处理---收发出错时如何处理 收发双方必须遵守一些共同的通信协议才能解决上述问题。
串行通信适于长距离、中低速通信
并行通信
将数据的各位同时在多根并行传输线上进行传输。
D0 0
D1 1
D2 0
源
D3 1
D4 D5
0 1
D6 1
D7 0
D0 D1 D2 D3 目 D4 的 D5 D6 D7
数据的各位同时由源到达目的地 → 快 多根数据线 → 短距离（远程费用高）
并行通信适于短距离、高速通信
工作方式下。
（8）错误检测 • 传输错误 • 覆盖错误
二、 接口与系统的连接
从结构上，可把接口分为两个部分，其中和 外设相连的接口结构与具体外设的传输要求及数 据格式相关，因此，各接口的该部分互不相同； 而与系统总线相连的部分，各接口结构类似，一 般都包括：
1． 总线收发器和相应的逻辑电路
2． 联络信号逻辑电路
接收端需要一个时钟来测定每一位的
时间长度。
波特率/位传输率---每秒传输的离散信号 的数目/每秒传输的位数。 波特率因子---
TMS320F2812串行外设接口Serial Peripheral Interface (SPI)
• C28x的SPI有两种操作模式：
– “基本操作模式”
在基本操作模式下，接收操作采用双缓冲，也就是在新的接收操作启动 时CPU可以暂时不读取SPIRXBUF中接收到的数据，但是在新的接收操 作完成之前必须读取SPIRXBUF，否则将会覆盖原来接收到的数据。在 这种模式下，发送操作不支持双缓冲操作。在下一个字写到SPITXDAT寄 存器之前必须将当前的数据发送出去，否则会导致当前的数据损坏。由 于主设备控制SPICLK时钟信号，它可以在任何时候配置数据传输。
TMS320F2812串行外设接口 Serial Peripheral Interface
(SPI)
什么是SPI
• SPI接口的全称是“Serial Peripheral Interface”,意为串 行外围接口,是Motorola首先在其MC68HCXX系列处理 器上定义的。SPI接口主要应用在EEPROM,FLASH,实 时时钟,AD转换器,还有数字信号处理器和数字信号解 码器之间。(AD7705、AD1255、MAX7219) • SPI接口是在CPU和外围低速器件之间进行同步串行数 据传输,在主器件的移位脉冲下,数据按位传输,高位在 前,低位在后,为全双工通信,数据传输速度可达到几 Mbps。
主控制器模式
• 工作在主模式下(MASTER/SLAVE = 1)， SPI在SPICLK引脚为整个串行通信网络提 供时钟。 • 数据从SPISIMO引脚输出，并锁存 SPISOMI引脚上输入的数据。SPIBR种不同的数据 传输率。
串行异步通信
• 数据传输中，以帧为单位进行数据的传送。如图7.1.1所示， 一帧数据由一个起始位、5-8位数据位、一个可编程校验 位和一个停止位组成。
串行异步通信
实验7串行接口输入输出实验
北京林业大学11学年—12学年第 2 学期计算机组成原理实验任务书专业名称：计算机科学与技术实验学时： 2课程名称：计算机组成原理任课教师：张海燕实验题目：实验七串行接口输入输出实验实验环境：TEC-XP+教学实验系统、PC机实验内容1．串行接口输入输出；2．串行接口扩展。
实验目的学习串行口的正确设置与使用。
实验要求1．实验之前认真预习，明确实验的目的和具体实验内容，做好实验之前的必要准备。
2．想好实验的操作步骤，明确通过实验到底可以学习哪些知识，想一想怎么样有意识地提高教学实验的真正效果；3．在教学实验过程中，要爱护教学实验设备，记录实验步骤中的数据和运算结果，仔细分析遇到的现象与问题，找出解决问题的办法，有意识地提高自己创新思维能力。
4．实验之后认真写出实验报告，重点在于预习时准备的内容，实验数据，运算结果的分析讨论，实验过程、遇到的现象和解决问题的办法，自己的收获体会，对改进教学实验安排的建议等。
善于总结和发现问题，写好实验报告是培养实际工作能力非常重要的一个环节，应给以足够的重视。
必要知识串行接口是计算机主机和某些设备之间实现通信，硬件造价比较低廉、标准化程度比较高的一种输入输出接口线路，缺点是通信的速度比较低。
从在程序中使用串行接口芯片的角度看，接口芯片内有用户可以访问的4个寄存器，分别是接收CPU送来数据的输出数据缓冲寄存器，向CPU提供数据的输入数据缓冲寄存器，接收CPU发来的控制命令的控制寄存器，向CPU提供接口运行状态的状态寄存器，必须有办法区分这4个寄存器。
接口芯片中还有执行数据串行和并行转换的电路，接口识别电路等。
串行接口用于执行数据的输入输出操作。
一次输入或输出操作通常需要两个操作步骤完成，第一步是为接口芯片提供入出端口地址，即把指令寄存器低位字节的内容（8位的IO端口地址）经过内部总线和运算器部件写进地址寄存器AR，第二步是执行输入或输出操作，若执行输入指令IN，则应从接口芯片读出一个8位的数据并经过数据总线DB和内部总线IB写进寄存器堆中的R0寄存器，若执行OUT指令，则需要把R0寄存器的内容经过内部总线IB和数据总线DB写入接口芯片。
SPI接口详细说明
SPI 串行外设接口总线，最早由Motorola提出，出现在其M68系列单片机中，由于其简单实用，又不牵涉到专利问题，因此许多厂家的设备都支持该接口，广泛应用于外设控制领域。
SPI接口是一种事实标准，并没有标准协议，大部分厂家都是参照Motorola的SPI接口定义来设计的。
但正因为没有确切的版本协议，不同家产品的SPI接口在技术上存在一定的差别，容易引起歧义，有的甚至无法直接互连（需要软件进行必要的修改）。
虽然SPI接口的内容非常简单，但本文仍将就其中的一些容易忽视的问题进行讨论。
SPI ( Serial Peripheral Interface )SPI接口是Motorola 首先提出的全双工三线同步串行外围接口，采用主从模式（Master Slave）架构；支持多slave模式应用，一般仅支持单Master。
时钟由Master控制，在时钟移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，低位在后（MSB first）；SPI 接口有2根单向数据线，为全双工通信，目前应用中的数据速率可达几Mbps的水平。
SPI接口信号线SPI接口共有4根信号线，分别是：设备选择线、时钟线、串行输出数据线、串行输入数据线。
设备选择线SS-（Slave select，或CS-）SS-线用于选择激活某Slave设备，低有效，由Master驱动输出。
只有当SS-信号线为低电平时，对应Slave设备的SPI接口才处于工作状态。
SCLK：同步时钟信号线，SCLK用来同步主从设备的数据传输，由Master驱动输出，Slave设备按SCK的步调接收或发送数据。
串行数据线：SPI接口数据线是单向的，共有两根数据线，分别承担Master到Slave、Slave到Master的数据传输；但是不同厂家的数据线命名有差别。
Motorola的经典命名是MOSI和MISO，这是站在信号线的角度来命名的。
MOSI：When master, out line; when slave, in lineMISO：When master, in line; when slave, out line比如MOSI，该线上数据一定是Master流向Slave的。
串行EEPROM(24C02)接口方法
串行EEPROM（24C02）接口方法在新一代单片机中，无论总线型还是非总线型单片机，为了简化系统结构，提高系统的可靠性，都推出了芯片间的串行数据传输技术，设置了芯片间的串行传输接口或串行总线。
串行总线扩展接线灵活，极易形成用户的模块化结构，同时将大大简化其系统结构。
串行器件不仅占用很少的资源和I/O 线，而且体积大大缩小，同时还具有工作电压宽，抗干扰能力强，功耗低，数据不宜丢失和支持在线编程等特点。
目前，各式各样的串行接口器件层出不穷，如：串行EEPROM，串行ADC/DAC，串行时钟芯片，串行数字电位器，串行微处理器监控芯片，串行温度传感器等等。
串行EEPROM 是在各种串行器件应用中使用较频繁的器件，和并行EEPROM 相比，串行EEPROM 的数据传送的速度较低，但是其体积较小，容量小，所含的引脚也较少。
所以，它特别适合于需要存放非挥发数据，要求速度不高，引脚少的单片机的应用。
这里绍串行EEPROM 芯片，以及它们和单片机的接口技术。
1、串行EEPROM 及其工作原理串行EEPROM 中，较为典型的有ATMEL 公司的AT24CXX 系列以及该公司生产的AT93CXX 系列，较为著名的半导体厂家，包括Microchip，国家半导体厂家等，都有AT93CXX系列EEPROM 产品。
AT24CXX 系列EEPROMAT24CXX 系列的串行电可改写及可编程只读存储器EEPROM 有10 种型号，其中典型的型号有AT24C01A/02/04/08/16 等5 种，它们的存储容量分别是1024/2048/4096/8192/16384位，也就是128/256/512/1 024/2048 字节。
这个系列一般用于低电压，低功耗的工业和商业用途，并且可以组成优化的系统。
这个系统还有多种电压级别，包括5V(4.5~5.5V),2.7V(2.7~5.5V),2.5V(2.5~5.5V),1.8V(1.8~5.5V)等4 种电压级别。
ASI异步串行口,SDI、TS、ASI、DS3码流的的区别
ASI异步串行口,SDI、TS、ASI、DS3码流的区别ASI环路输入输出是什么意思？就是传输流数据信号的一种接口，类型有三种:即同步并行接口(SPI)、异步串行接口(ASI)和同步串行接口(SSI)。
SPI全称是"Serial Peripheral Interface",意为串行外围接口。
其中，ASI和SPI接口较常用。
ASI接口的数据传输速率为270Mb／s，在进行码率调整之前，需要将ASI接口中的同步字节删除，进行串并转换，再进一步处理。
SPI接口传输数据率可变，帧与帧之间必须是连续的。
ASI接口卡的主要功能是将MPEG-2的传送流数据用DVB-ASI或SPI接口以恒定码率传送出去。
传送流数据可以是编码器、复用器或者别的传送流产生器产生并通过计算机的PCI总线按批传送至该传送卡。
传送卡先将数据缓存，然后根据用户所要求的输出码率将数据输出。
传送码率可在用户控制界面上预先设定，要求该码率与数据输入速率保持一致。
可应用于图像传输系统、数据传输系统、监控系统、电视会议系统、机顶盒前端等。
我们在使用编解码、复用、适配设备时常常会接触到TS流、SDI、ASI、SD3接口，它们的说明书也常常把ASI称作TS流，它们之间有什么不同呢？我们知道模拟信号（也叫连续信号）经过抽样、量化后变成在时间和幅度上都不连续的信号（也叫离散信号），这样的信号还不是数字信号，需要把离散信号转换成数字符号（如自然二进制码），这种码流是没有经过编码压缩的基带信号，码率较大，占用较大的传输带宽，这种码流的传输接口是SDI接口，也叫串行数字接口，码率是270 M，它属于信道码流，有些厂家的编码器除了复合视频输入端口还有SDI输入端口。
TS流是信源码流，最高码率为44.209 Mbit/s，它是经过信源编码后的压缩码流，为了使欲传输的信源信息在传输速率一定的条件下更快更多地传输，还要把数据进行压缩，也就是通过信源编码去掉信息中多余的部分，从而提高通信的有效性，信源编码包括霍夫曼编码、LZ编码等多种SDI 是Serial Digital Interface 的缩写，也就是串行数字接口，串行接口是把数据字的各个比特以及相应的数据通过单一通道顺序传送的接口。
网控串行输入-输出接口选择
网控串行输入/输出接口选择采用最新计算机技术来改进企业生产管理时，不可忽视的是需要在设备之间提供低电平控制和检测的可靠的通信功能。
这些设备的接口通常是串行接口，往往需要选择一个适当的输入/输出卡(I/O)用来扩展所选择的计算机系统。
选择I/O 扩展卡应事前考虑好，因为这样做对于任何数据的获取和系统的控制都是至关重要的。
在对多个硬件和软件进行比较的前提下再选择何种主流串行I/O。
特别要加以注意的是，正确地选择电气接口、电路保护、串行缓冲口容量，以及软件驱动程序可根本上决定设计的成功与否。
电气接口的选择目前应用最广泛的通信标准是RS-232，通常用于数据速率不超过20kb/s、传输距离不超过15m 的场合，实际最高数据速率可能随着包括电缆长度和环境电气噪声大小等因素改变而改变。
RS-232 传输的是对公共地来说是单端电压信号，最适合办公室环境下使用。
若在工业场合使用常会遇到由于噪声干扰或接地不当造成数据丢失等问题。
在许多工业场合使用时，往往需要功能更强的接口。
RS- 422 的规格书中提供了许多RS-232 实际使用受到限制情况下的解决方案。
RS- 422 采用差动电路接口，可以抑制在通信线路上可能产生的噪声或窄脉冲干扰。
差动接口还具有更强的驱动能力，故允许使用更长的电缆。
RS-422 的传输速率可达10 Mb/s ，可靠通通信距离长达1200m。
这个标准还规定允许一条总线上一个发送器和多达32 个接收器能同时工作。
RS-485 可以逆向兼容RS- 422，并同样具有抑制噪声和远距离传输数据的能力。
但RS-485 设计成可以在一对双绞线上允许使用更多的发送器和接收器。
基于网络的RS-485 有一个有用的特性就是硬件支撑功能，当传输字符期间可使总线驱动器自动使能然后自动恢复原状，从而使一个标准的串行通信端口（COM）驱动器可以用于RS- 485 通信。
如果在RS-232、RS-422、RS-485 之间不能确定哪个是最佳选择，或。
实验五：串行接口输入输出实验
实验五串行接口输入/输出实验一、实验目的1、学习TEC－XP+教学计算机I/O接口扩展的方法；2、学习串行通信的基本知识，掌握串行通信接口芯片的设置和使用方法。
二、实验说明1、TEC-XP+教学计算机的I/O结构TEC-XP+教学计算机配置有COM1和COM2两个串行接口，其中COM1是TEC-XP+默认的标准接口，与PC终端相连接，监控程序负责对COM1进行初始化和使用管理。
COM2预留给用户扩展使用，监控程序不能识别COM2，也不对COM2进行任何操作，用户需要对COM2进行初始化和使用管理。
COM1和COM2均由可编程串行通信接口芯片intel8251芯片构成。
2、Intel8251的组成及控制和使用方法可编程串行通信接口芯片Intel8251支持同步和异步两种通信方式。
在异步方式下，波特率为0~19.2Kbps，数据位可为5、6、7或8位，可设1个奇偶校验位，1个起始位，1个、1.5个或2个停止位。
Intel8251内部有7个功能模块负责实现与CPU的数据交换以及与I/O设备的数据通信功能，内部有6个寄存器，其中与异步通信方式的有关的寄存器有5个，即模式寄存器、控制寄存器、状态寄存器、数据发送寄存器和数据接收寄存器。
模式寄存器的功能是设定intel8251的工作模式，控制寄存器的功能是控制intel8251的数据发送和接收等工作过程，状态寄存器的功能是反映intel8251数据发送和接收等工作的状态，各寄存器的格式如图5-1、图5-2和图5-3所示。
当CPU把需发送的数据写入数据发送寄存器后，intel8251将自动把数据组成帧并逐位发送出去。
Intel8251能自动完成数据接收操作，并把接收到的数据存放在数据接收寄存器中，CPU从中读取即可。
图5-1模式寄存器格式图5-2 控制寄存器格式图5-3 状态寄存器格式CPU对模式寄存器、控制寄存器和数据发送寄存器只能写入，不能读出。
对状态寄存器和数据接收寄存器只能读出，不能写入。
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
微机原理第七章 输入输出方法及常用接口电路
编程并行接口芯片8255A
二、 8255的内部结构
编程并行接口芯片8255A
三、8255的引脚功能
PA3 PA2 PA1 PA0 RD CS GND A1 A0 PC7 PC6 PC5 PC4 PC0 PC1 PC2 PC3 PB0 PB1 PB2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 PA4 PA5 PA6 PA7 WR RESET D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 VCC PB7 PB6 PB5 PB4 PB3
8251可编程通信接口
二、8251的结构和引脚特性
数据总线缓冲器
状态 缓冲器
发送数据/命 令缓冲器
接收数 据缓冲 器
RESET CLK C/D RD WR CS DTR DSR RTS CTS
读/写 控制电 路
发送器 P S
TxD
发送 控制 接收 控制 接收器 S P
TxRDY TxE TxC RxRDY SYN DET RxC RxD
输入/输出接口概述
五、 I/O接口的分类 通用接口 专用接口 串行接口 并行接口
编程并行接口芯片8255A
一、 8255A的主要特性
有3个8位并行数据I/O口PA、PB和PC口及1个8位控 制口CWR。 可编程设置方式0、方式1、方式2三种不同的工作方 式，用于无条件传送、查询传送和中断传送。 有两个控制字决定8255A的工作方式，通过编制初始 化程序，使用OUT指令从控制寄存器端口写入。有 一个状态字可供查询，使用IN指令从C端口读出。 提供兼容的TTL电平接口，原则上适用于需并行输入 输出的I/O设备。
单片机常见输入输出模式
单片机常见输入输出模式单片机（Microcontroller，简称MCU）是一种集成电路，集中了处理器、内存、输入输出接口和定时器等功能模块，广泛应用于各种电子设备中。
输入输出（Input/Output，简称I/O）是单片机与外部环境进行信息交互的重要方式。
本文将介绍单片机常见的几种输入输出模式。
1. 并行输入输出模式并行输入输出模式是最常见的单片机与外设进行数据交互的方式。
在并行输入输出模式下，单片机与外设之间通过多个数据线同时传输多位数据。
这种模式的好处是传输速度快，但需要较多的引脚资源，适用于对传输速度要求较高的应用。
2. 串行输入输出模式串行输入输出模式是一种将数据逐位进行传输的方式。
在串行输入输出模式下，单片机与外设之间通过单个数据线逐位传输数据。
这种模式的好处是占用较少的引脚资源，适用于空间有限且对传输速度要求不高的应用。
3. 通用异步收发器模式通用异步收发器（UART）是一种单片机常用的输入输出模式。
UART内部有一个缓冲区，可以接收和发送数据。
在使用UART进行数据传输时，单片机通过配置相关寄存器的参数来设置波特率、数据位数、停止位等通信参数，然后可以通过读写缓冲区来进行数据的收发。
4. 并行输入捕获/输出比较模式并行输入捕获（Input Capture）和输出比较（Output Compare）是单片机中常用的定时器功能模式。
在这种模式下，单片机可以通过定时器模块捕获外部信号的边沿触发事件，并记录下触发事件的时间戳。
同时，单片机还可以通过定时器模块产生输出信号，并与外部信号进行比较。
这种模式适用于需要对时间进行精确控制的应用，如测量脉冲宽度、频率测量等。
5. 脉冲宽度调制模式脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，简称PWM）是一种将数字信号转化为模拟信号的技术。
在PWM模式下，单片机通过定时器模块产生周期固定的脉冲信号，并通过改变脉冲的占空比来模拟出不同的电平信号。
中职教育-《89C51单片机实用教程》课件：第9章 89C51单片机串行输入输出(1).ppt
2. 异步通信 通信双方无统一的时钟控制,代码或一字节数据。 异步传送数据帧的格式：由四个部分组成：
起始位(0)+数据位5-8位+奇偶校验位( 可省略) +停止位(1)
9.1.3 波特率（Baud rate）
波特率是串行数据的传送速率, 表示每秒传送二进制 代码的位数，单位是bps（位/秒）又称波特。
采用 MAX232的 89C51与PC机的串行通信接口电路 （MAXIM公司的MAX232芯片，是RS-232C和TTL电
平转换电路。它包含两路接收器和驱动器。）
2. RS-449、RS-422A，RS-423A和RS-485串行标准
为提高通信的数据传输率,增加距离,改善电气性能, 美国电子工业协会E IA制定了新的异步串行通信标准.
RS-449标准采用了平衡信号差分电路传输高速的信 号，传输距离和速率得到提高。噪声低，抗干扰能力 强，而且可以多台设备与RS-449通信电缆并联。
RS-422A标准是 “平衡电压数字接口电路的电气特 性”标准,使用一对双绞线传送信号. 每个通道要用二 相信号线, RS-422A传输信号距离长、速度快，数据传 输率最大为 10 Mb/s, 在此速率下,电缆允许长度为 120 m;如采用较低速率,如 90000 b/s时,最大距离达 1200m.RS-422标准中规定电路中只允许有一个发送器， 可有多个接收器。因此，通常采用点对点通信方式.
9.1.2 异步通信与同步通信
1. 同步通信 在同步通信中，将数据组成连续的数据块（帧）。 数据以块 (帧) 为单位。传送开始用同步字符指示,
由时钟实现同步。连续按顺序传送数据, 直到结束。 数据帧格式：
同步字符 (1-2个)、数据字符 、校验字符(1-2个)。 同步通信方式传送速度和效率高, 但硬件电路复杂。
串行设备接口 SPI
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6.2 SPI 库 函 数
• SPI 寄存器结构（SPI_TypeDeff）在文件 stm32f10x_map.h 中定 义如下：
• typedef struct • { vu16 CR1; u16 RESERVED0; vu16 CR2; u16 RESERVED1;
vu16 SR; u16 RESERVED2; • vu16 DR; u16 RESERVED3; vu16 CRCPR; u16 RESERVED4;
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6.1 SPI 结构及寄存器说明
• 当 SPI 连接多个从设备时，MOSI、MISO 和 SCK 连接所有的从设 备，但每个从设备的NSS 引脚必须连接到主设备的一个标准的 I/O 引脚，主设备通过使能不通的标准 I/O 引脚实现与对应从设备的数据 通信。SPI 使用的 GPIO 引脚见表 6-1。
miso*/ | • GPIO_Pin_13; • GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP; • GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_10MHz; • GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
第 6 章 串行设备接口 SPI
• 6.1 SPI 结构及寄存器说明 • 6.2 SPI 库函数 • 6.3 设计实例——LCD 显示
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6.1 SPI 结构及寄存器说明
• SPI 由收发器和收发控制两部分组成。 • 收发器部分包括发送缓冲区、接收缓冲区和移位寄存器。 • 配置为主设备时，发送缓冲区的数据由移位寄存器并/串转换后通过
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6.2 SPI 库 函 数
单片机中常见的接口类型及其功能介绍
单片机中常见的接口类型及其功能介绍单片机（microcontroller）是一种集成了中央处理器、内存和各种外围接口的微型计算机系统。
它通常用于嵌入式系统中，用于控制和监控各种设备。
接口是单片机与外部设备之间进行数据和信号传输的通道。
本文就单片机中常见的接口类型及其功能进行介绍。
一、串行接口1. 串行通信口（USART）：USART是单片机与外部设备之间进行串行数据通信的接口。
它可以实现异步或同步传输，常用于与计算机、模块、传感器等设备进行数据交换。
2. SPI（串行外围接口）：SPI接口是一种全双工、同步的串行数据接口，通常用于连接单片机与存储器、传感器以及其他外围设备。
SPI接口具有较高的传输速度和灵活性，可以实现多主多从的数据通信。
3. I2C（Inter-Integrated Circuit）：I2C接口是一种面向外部设备的串行通信总线，用于连接不同的芯片或模块。
I2C接口通过两条双向线路进行数据传输，可以实现多主多从的通信方式，并且占用的引脚较少。
二、并行接口1. GPIO（通用输入/输出）：GPIO接口是单片机中最常见的接口之一，用于连接与单片机进行输入输出的外围设备。
通过设置相应的寄存器和引脚状态，可以实现单片机对外部设备进行控制和监测。
2. ADC（模数转换器）：ADC接口用于将模拟信号转换为数字信号，常用于单片机中对模拟信号的采集和处理。
通过ADC接口，单片机可以将外部传感器等模拟信号转化为数字信号，便于处理和分析。
3. DAC（数模转换器）：DAC接口用于将数字信号转换为模拟信号。
通过DAC接口，单片机可以控制外部设备的模拟量输出，如音频输出、电压控制等。
三、特殊接口1. PWM（脉冲宽度调制）：PWM接口用于产生特定占空比的脉冲信号。
通过调节脉冲的宽度和周期，可以控制外部设备的电平、亮度、速度等。
PWM接口常用于控制电机、LED灯、舵机等设备。
2. I2S（串行音频接口）：I2S接口用于在单片机和音频设备之间进行数字音频数据传输。
什么叫串行接口_什么叫并行接口_两者有什么区别
什么叫串行接口_什么叫并行接口_两者有什么区别什么叫串行接口/串口微型计算机主机与外部设备的连接，基本上使用了两类接口；串行接口与并行接口。
并行接口是指数据的各位同时进行传送，其特点是传输速度快，但当传输距离较远、位数又多时，导致了通信线路复杂且成本提高。
串行通信是指数据一位位地顺序传送，其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信，并可以利用电话线，从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信，但传送速度较慢。
串行通信本身又分为异步通信与同步通信两种。
串行通信线路上传送的是数字信号，表示传送数字信号能力的指标为数据速率(Data Rate)，其单位为Bps(Bit Persecond)，即每秒钟传送的二进制位数。
串行接口标准：目前普遍采用的一种串行接口标准是RS－232－C 标准。
RS－232－C接口标准采用25个引脚的连接器（D型插座）。
RS－232－C规定有25根连线。
并行接口采用并行传送方式在微型计算机与外部设备之间进行数据传送的接口叫并行接口，它有2个主要特点；一是同时并行传送的二进位数就是数据宽度；二是在计算机与外设之间采用应答式的联络信号来协调双方的数据传送操作，这种联络信号又称为握手信号。
简单的并行接口简单的并行接口分0线握手并行接口、1线握手并行接口和2线握手并行接口等多种。
1、0线握手并行接口所谓0线握手（连络），即接口电路中不含协调数据传送的连络信号，这是并行接口的最简形式，它又分输入并行接口和输出并行接口以及输入／输出双向并行接口3种形式。
0线握手输入接口在输入量比较稳定的情况下（输入的状态信息在一个的时间内不改变，如开关量输入），可采用三态门直接读取。
0线握手输出接口当输出数字量无需锁存时，可采用三态门直接输出。
0线双向输入／输出接口当外设与CPU之间需要利用数据总线进行双向传送信息时，I／O设备即能发送信息，又能接收信息。
2、1线握手并行接口1线握手并行接口是在0线握手并行接口的基础上，增加了一条握手信号线。
串行输入
二、MCS-51单片机串行接口的功能与结构 MCS-51单片机串行接口的功能与结构 1、功能 、 利用串口可方便地实现与其它计算机或 外围设备的双机、多机通信。 外围设备的双机、多机通信。 MCS-51单片机的串口有 种工作方式： 单片机的串口有4种工作方式 单片机的串口有 种工作方式：
2、结构 、
主要由发送数据缓冲器、发送控制器、 主要由发送数据缓冲器、发送控制器、输 出控制门、接收数据缓冲器、接收控制门、 出控制门、接收数据缓冲器、接收控制门、输 入移位寄存器等组成。 入移位寄存器等组成。
TI（发送中断 发送SBUF TXD串行输出 单片机内 部总线 接收SBUF
移位时钟
输入移位寄存器
RXD串行输入
MCS-51单片机有一个全双工串行口。 MCS-51单片机有一个全双工串行口。 单片机有一个全双工串行口 采用异步通信方式，发送时， CPU送来 采用异步通信方式，发送时，将CPU送来 的并行数据转换成一定格式的串行数据， 的并行数据转换成一定格式的串行数据， 从引脚TXD上按规定的波特率逐位输出； TXD上按规定的波特率逐位输出 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 RXD， 接收时，要监视引脚RXD，一旦出现起始 位“0”，就将外围设备送来的一定格式 ， 的串行数据转换成并行数据，等待CPU CPU读 的串行数据转换成并行数据，等待CPU读 入。 “通信协议”、“电平问题” 通信协议” 电平问题”
串行通信是将一条信息的各位数据逐位顺 串行通信是将一条信息的各位数据逐位顺 序传送的通信方式。 序传送的通信方式。 串行通信可通过串行接口来实现。 串行通信可通过串行接口来实现。
串行通信的特点：传输线少， 串行通信的特点：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， 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。 但数据的传送控制比并行通信复杂。
单片机与LCD显示屏的通信接口技术解析
单片机与LCD显示屏的通信接口技术解析LCD显示屏作为一种重要的输出设备，广泛应用于各个领域中。
为了使单片机能够与LCD显示屏进行有效的通信和控制，需要使用相应的通信接口技术。
本文将对单片机与LCD显示屏的通信接口技术进行详细解析，包括串行接口和并行接口两种常见的通信方式。
首先，我们来介绍串行接口技术。
串行接口是指通过单根数据线进行数据传输的通信方式。
在单片机与LCD显示屏的串行通信中，常用的接口协议有SPI （Serial Peripheral Interface）、I2C（Inter-Integrated Circuit）和UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）等。
SPI是一种高速全双工的串行通信接口，适用于对传输速度和带宽要求较高的应用场景。
SPI接口使用四根信号线进行通信，包括SCLK（串行时钟）、SS（使能信号）、MISO（主输入从输出）和MOSI（主输出从输入）。
通过SCLK信号同步，SS信号控制数据传输的开始和结束，MISO和MOSI分别用于主从设备之间的数据传输。
SPI接口速度快、实时性好，但是需要使用的引脚较多。
I2C是一种双线制串行总线接口，适用于连接多个器件的通信。
I2C接口只需要两根信号线，包括SCL（串行时钟线）和SDA（串行数据线）。
其中，SCL由主设备控制，用于同步数据的传输；而SDA用于实际的数据传输，包括指令和数据的发送和接收。
I2C接口具有线路简单、器件连接方便的特点，但在传输速度上相对较慢。
UART是一种通用的串行通信接口，适用于比较简单的应用场景。
UART接口通过两根信号线进行通信，包括RX（接收线）和TX（发送线）。
其中，RX负责接收数据，TX负责发送数据。
UART接口提供点对点的通信，通信简单可靠，但是传输速率较低。
除了串行接口，单片机与LCD显示屏的通信还可以使用并行接口。
并行接口是指通过多根数据线同时传输多个数据位的通信方式。
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串行输入/输出接口第一节串行通信基础知识一、串行通信基本原理：并行数据传送和串行数据传送并行数据传送的特点：各数据位同时传送，控制简单,速度快、效率高；成本高，且距离通常小于30米。
计算机内部的数据传送都使并行数据传送。
串行数据传送的特点：数据传送按位数需进行，最少只需一根传输线，成本低,可利用电话网等现成的设备；速度慢,控制复杂。
距离可从几米到几千公里。
计算机通信(串行通信)是指计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信息交换。
在多微机系统以及现代测控系统中信息的交换多采用串行通信方式。
串行通信的方式:串行通信的方式:异步通信是指通信的发送与接收设备使用各自的时钟控制数据的发送和接收过程。
为使双方的收发协调，要求发送和接收设备的时钟尽可能一致。
异步通信是以字符（构成的帧）为单位进行传输，字符与字符之间的间隙（时间间隔）是任意的，但每个字符中的各位是以固定的时间传送的，即字符之间是异步的但同一字符内的各位是同步的。
2.异步串行通信的字符格式:异步通信的特点：不要求收发双方时钟的严格一致，实现容易，设备开销较小，但每个字符要附加2～3位用于起止位，各帧之间还有间隔，因此传输效率不高。
二、串行通信的传输方向 单工 半双工 全双工2、半双工是指数据传输可以沿两个方向，但需要分时进行。
3、全双工是指数据可以同时进行双向传输三、串行通信的信号形式近程和远程的串行通信的信号形式不同1.近程通信(本地通信)采用数字信号直接传送,在传送过程中不改变原数据代码的波形和频率.这种数据传送方式称为基带传送方式.2.远程通信计算机A 计算机B利用调制器(Modulator)把数字信号转换成模拟信号，然后送到通信线路上去，再由解调器(Demodulator)把从通信线路上收到的模拟信号转换成数字信号通信是双向的，调制器和解调器合并在一个装置中，这就是通常说的调制解调器MODEM四、传输速率：比特率和波特率1.比特率:每秒钟传输二进制代码的位数，单位是：位／秒(bps)如每秒钟传送240个字符，而每个字符格式包含10位(1个起始位、1个停止位、8个数据位)，这时的比特率为：10位×240个/秒= 2400 bps 2.波特率:每秒钟调制信号变化的次数，单位是：波特(Baud)。
波特率和比特率不总是相同的，对于基带传输比特率和波特率是相同的。
所以，我们也经常用波特率表示数据的传输速率3 设置波特率因子在异步通信方式进行通信时，发送端需要用时钟来决定每1位对应的时间长度，接收端也需要用一个时钟来测定每1位的时间长度，前一个时钟叫发送时钟，后一个时钟叫接收时钟。
这两个时钟的频率可以是波特率的数倍，一般取16倍、32倍或64倍。
这个倍数就称为波特率因子。
第二节串行通信的实现1、并行通信和串行通信的特点：串行通信是逐位传送数据，所以一个多位数据需要多次传送。
比如一个8位的字节型数据至少需要8次传送。
它有如下特点：•速度较慢；•引线少；•距离长。
2、串行通信的硬件条件在硬件上，串行通信系统的核心部件是移位寄存器，其中在发端要有一个并入串出移位寄存器，在收端要有一个串入并出移位寄存器（因为计算机内部均为并行数据）第三节异步接收/发送器（UART）串行接口的基本结构主要是异步接收/发送器（UART），它不仅包括并行数据和串行数据之间的相互转换，还有检测串行通信在传送过程中可能发生错误的逻辑部件。
四、信号的调制和解调由于模拟信号的传输比数字信号传输更为有效，因而可将数字信号调制成模拟信号进行传输，用解调器把接收的模拟信号再转换成数字信号。
FSK（Frequency-shift keying）：频移键控。
就是用数字信号去调制载波的频率。
它是利用基带数字信号离散取值特点去键控载波频率以传递信息的一种数字调制技术。
最常见的是用两个频率承载二进制1和0的双频FSK系统。
8.3 可编程串行通讯接口芯片8251A简介8251A芯片是INTEL公司生产的大规模集成电路芯片，是与INTEL系列CPU 兼容的可编程的串行通讯接口。
虽然8251A功能较强，但它需要外部时钟电路。
因此采用8251A作为接口电路时需要比较复杂的外围电路。
而目前流行的单片机如MCS51系列，CPU内部就集成了串行接口部件及定时器/计数器，几乎不需要外围辅助电路，使用起来非常简单，性能价格比很高，因此现在越来越多的数字化仪器仪表电路中不再采用8251A而是使用单片机作为串行通信接口了。
一、主要基本性能1．可用于同步和异步传送2．波特率, DC－19.2K(异步)；DC－64K(同步)。
3．完全双工，双缓冲发送和接收4．与8080/8085CPU完全兼容二内部结构8.4 串行通信接口RS－232C一、RS－232C电器特性及接口信号1．电气特性在数据线TXD和RXD上：逻辑1=－3V～－15V逻辑0=＋3V～＋15V在控制线和状态线RTS、CTS、DSR、DTR和DCD上：信号有效＝＋3V～＋15V信号无效＝－3V～－15V现在的台式PC机一般至少有两个RS－232串行口COM1和COM2，通常使用的是9针D形连接器，而也有使用的是老式的DB25针连接器2．RS－232C与TTL转换RS－232C与TTL电路之间进行电平和逻辑关系变换。
3．RS-232C的接口信号可以用电缆线直接连接标准RS232端口，但通信距离较近(<12m)。
若距离较远，可附加调制解调器（MODEM）。
RS－232C规标准接口有25条线，最常用的信号线有9根。
二、RS－232C应用举例1．RS－232C串口通信接线方法（三线制2．BIOS串行通信口功能IBM PC及其兼容机提供了比较灵活的关于串行口的BIOS中断调用方法，即通过INT 14H调用ROM BIOS串行通信口例行程序。
该例行程序包括将串行口初始化为指定的字节结构和传输速率，检查控制器的状态，读写字符等功能3．举例设通信双方有一台计算机为PC机，使用COM1端口。
在串行通信中，必须首先设定通信双方所使用字符串的数据结构，才能进行软件编程。
这里我们设数据在接收和发送的字符串中，序号为0的字节为数据长度，其后的字节为所接收的数据。
接收数据子程序：receive proc far ；这是接收数据子程序，；出口AL，AHrec_check: mov ah,3 ；读通讯口状态字mov dx,0int 14htest ah,20H ；测试数据准备好位jz rec_check ；数据未准备好，再读状态字mov ah,2 ；读通信端口数据mov dx,0int 14hretreceive endp发送数据子程序：send proc far ;这是发送数据子程序,;输入参数:AL,输出参数:AL,AHpush axsend_check: mov ah,3 ；读通讯口状态字mov dx,0int 14htest ah,20h ；测试“发送保存寄存器空”位jz send_check ；发送保存寄存器满，再读状态字pop axmov ah,2 ；发送数据mov dx,0int 14hretsend endp8．5 USB总线简介一、USB的定义USB是Universal Serial Bus的缩写,中文意思就是“通用串行总线”, 是连接有USB接口的计算机外围设备到计算机的一种计算机外部总线结构二、USB的开发背景制定了USB的规范：1．连接PC 与电话。
2．Plug-and-Play （即插即用）。
3．端口扩展。
USB提供双向低成本低速到中速(USB 2.0 可达480Mb/s)的通用外设总线适用于连接各种各样的外设并且易于扩展。
三、USB的变革：至目前为止，USB共经历以下几次重大变革：0.7版本于1994年11月11日发布。
是USB的最早版本。
1.0版本于1995年11月13日制定发布了,规定USB具有2种传输速度Low-speed 1.5Mb/s, Full-speed 12Mb/s。
1.1版本于1998年9月23日制定了1.1规格版本,速度不变。
2.0 (草案)版本于1999年10月5日发布。
制定了High-speed的概念，规格。
2.0版本于2000年4月27日发布四．USB系统拓扑结构对于每个PC来说，都有一个或者多个称为Host控制器的设备，该Host控制器和一个根Hub作为一个整体。
这个根Hub下可以接多级的Hub，每个子Hub又可以接子Hub。
每个USB作为一个节点接在不同级别的Hub上。
每个USB Host控制器都会自带一个USB Hub，被称为(Root)Hub。
这个根Hub 可以接子(Sub)Hub，每个Hub上挂载USB设备。
一般PC有8个USB口，通过外接USB Hub，可以插更多的USB设备。
当USB设备插入到USB Hub或从上面拔出时，都会发出电信号通知系统。
这样可以枚举USB设备，例如当被插入的时候，系统就会创建一个USB物理总线，并询问用户安装设备驱动对于具体USB设备来说，每个USB设备的传输绝对不会影响其他USB设备的传输。
例如，在有USB设备传输的时候，其他USB设备的带宽不会被占用。
对于USB设备来说，每个USB设备是直接连接到USB Host控制器上的。
五．USB的特点1．USB为所有的USB外设提供了单一的、易于操作的标准的连接类型。
2．USB整个的系统只有一个端口和一个中断；3．USB支持热插拔(hot plug)；4．USB支持PNP；5．USB在设备供电方面提供了灵活性；6．USB提供全速12Mbps的速率和低速1.5Mbps的速率来适应各种不同类型的外设；USB2.0 还支持480Mbps 的高速传输速率；7．USB2.0的High-speed模式支持音频和视频设备，可以保证其固定带宽；8．为了适应各种不同类型外围设备的要求USB 提供了四种不同的数据传输类型：控制传输，Bulk数据传输，中断数据传输，同步数据传输。
同步数据传输可为音频和视频等实时设备的实时数据传输提供固定带宽。
9．USB 的端口具有很灵活的扩展性。
一个USB 端口串接上一个USB Hub 就可以扩展为多个USB端口。
规范中说，USB可以扩展到127个外设端口。
六、USB工作原理2、分组传送USB技术和IP技术一样，都是基于分组传送方式的。
对USB总线来讲，当要传送一个文件时，程序按照USB协议，首先把数据分成若干块，然后在每块数据前面添上同步信号、包标识，后面添上CRC校验，就形成了USB封包。
一个文件可能可能有多个封包。
全速USB总线把1毫秒作为一个时间帧，总线在一个帧内依次传送不同文件的封包。
因此从宏观上，就仿佛总线同时对不同的USB外设进行数据传送。
3、USB封包根据信息包所实现的功能可分为3种类型：令牌包、数据包和握手包。