单片机的串行口及其应用.

引 脚
名称
1
DCD
功能 载波检测
引脚 名称
6
DSR
功能 数据准备完成
2
RXD
发送数据
7
RTS
发送请求
3
TXD
接收数据
8
CTS
发送清除
4
Fra Baidu bibliotekDTR
数据终端准备完成 9
RI
振铃指示
5 SG（GND）
信号地线
在最简单的全双工系统中，仅用发送数据、接收数据和信号地三根线即 可，对于MCS-51单片机，利用其RXD（串行数据接收端）线、TXD （串行数据发送端）线和一根地线，就可以构成符合RS-232C接口标 准的全双工通信口。
起始位
数据位 (5 , 6 , 7 , 8)
起始位 停止位 奇 偶 校 验 位 (有 ,无 )
图 6-5 RS-232C 信息格式
（2）RS-232C总线规定及其电平转换器
RS-232C采用的是负逻辑，即： 逻辑“0”：+5V～+15V 逻辑“1”：-5V～-15V
因此，RS-232C不能和TTL电平直接相连，使用时必须进行电平 转换。常用的电平转换集成电路是传输线驱动器MC1488和传输 线接收器MC1489。
项目6 单片机的串行口及其应用
本章主要内容：
串行口的结构 串行口控制寄存器 单片机串行口的设计方法
2021/4/16
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本章目录
6.1 任务1 认识串行通信与串行口 6.2 任务2 单片机的双机通信 6.3 任务3 单片机与PC串行通信 6.4 任务4 远程控制交通灯的设计
6.1 任务1 认识串行通信与串行口
6.1.2 串行通信的接口
异步串行通信接口标准主要有三类： • RS-232C接口 • RS-449、RS-422和RS-485接口 • 20mA电流环
1. RS-232C接口 （1）RS-232C信息格式标准
逻辑“ 1”,－12 V 逻辑“ 0”,＋12 V
第n个信息
低位
高位
第n＋1个信息
0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 … 1 0
图6-2串行异步传送的字符格帧式
(a)无空闲位
(b)有空闲位
（2）同步通信 同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式，1次通信只 传输一帧信息，即1次传送1组数据。这里的信息帧和异步通 信的字符帧不同，通常有若干个数据字符，如图6-3所示。 图6-3(a)为单同步字符帧结构，图6-3(b)为双同步字符帧结构
6.1.1 串行通信的概念
通信的基本方式分为并行通信和串行通信两种。
计 算机 1
计 算机 2 或 外设
计 算机 1
发送 接收
计 算机 2 或 外设
…
GN D
GN D
GN D
GN D
(a)
(b)
(a)并行通信
(b)串行通信
图 6-1 通信的两种基本方式
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并行通信是构成数据信息的各位同时进行传送的通信 方式。例如8位数据或16位数据并行传送。 优点是传输速度快。 缺点是需要多条传输线，当距离较远、位数又多时， 导致通信线路复杂且成本高。
在远距离通信时，一般要加MODEM(调制解调器)，当计算机与 MODEM 连接时，只要将编号相同的引脚连接起来即可 。
图6-9 RS-232-C(DB9)与调制解调器的连接图
在距离较近(小于15m)的情况下进行通信时，不需要使用MODEM， 两个计算机的RS-232-C接口可以直接互连。
图6-10 两个RS-232C(DB9)终端设备的连接图
图6-6 接收器和发送器电平转换集成电路
（3）RS-232C总线规定
RS-232C标准总线为25根，采用标准的DB-25或DB-9的D形 插头座。目前计算机上只保留有两个DB-9插头，即COM1和 COM2两个串行接口。
DB9 孔式
图6-8 RS-232C引脚图
DB9 针式
表6-1 DB-9连接器各引脚各引脚定义
图6-3 同步通信的字符帧格式
2. 串行通信的制式
在串行通信中数据是在两个站之间进行传送的，按照数据传 送方向，串行通信可分为单工、半双工和全双工三种制式。
单工
半双工
全双工
（1）单工制式：在这种制式下，通信线的一端接发送器，另一端 接接收器，数据只能按照一个固定的方向传送。 （2）半双工制式：数据可实现双向传送，但不能同时进行。 （3）全双工制式：全双工通信系统的每端都有发送器和接收器， 可以同时发送和接收。
缺点是传送速度慢。
计 算机 1
计 算机 2 或 外设
计 算机 1
发送 接收
计 算机 2 或 外设
…
GN D
GN D
GN D
GN D
(a)
(b)
(a)并行通信
(b)串行通信
图 6-1 通信的两种基本方式
1. 串行通信的分类 串行通信可分为异步传送和同步传送两种基本方式。
（1）异步通信
异步传送的特点是数据在线路上的传送不连续，在传送时, 数据是以字符为单位组成字符帧进行传送的。
2. RS-449、RS-422A、RS-485标准接口
RS-449标准除了与RS-232C兼容外，在提高传输速率，增加传 输距离，改善电气性能等方面有了很大改进。
3. 串行通信的接口电路
串行接口电路的种类和型号很多。
• 能够完成异步通信的硬件电路称为UART，即通用异步接收 器 /发送器;
• 能够完成同步通信的硬件电路称为USRT;
• 既能够完成异步又能同步通信的硬件电路称为USART.
从本质上说，所有的串行接口电路都是以并行数据形式与CPU接 口，以串行数据形式与外部逻辑接口。它们的基本功能都是从外 部逻辑接收串行数据，转换成并行数据后传送给CPU，或从CPU 接收并行数据，转换成串行数据后输出到外部逻辑。
计 算机 1
计 算机 2 或 外设
计 算机 1
发送 接收
计 算机 2 或 外设
…
GN D
GN D
GN D
GN D
(a)
(b)
(a)并行通信
(b)串行通信
图 6-1 通信的两种基本方式
串行通信是数据一位接一位地顺序传送。
特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现通信 (如电话线)，从而大大地降低了成本，特别适用于远距离 通信。
在异步通信中，接收端是依靠字符帧(Character Frame) 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，是CPU与外设之间 事先的约定。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个部分组成。
在串行通信中，两相邻字符帧之间，可以没有空闲位，也可以 有若干空闲位，这由用户来决定。图6-2(a)为无空闲位的字符 帧，图6-2(b)表示有3个空闲位的字符帧格式。