第八章串行信技术

第八章串行通信技术

§8。1串行通信的概述及RS-232C总线

教学方法:讲授法

教学目的:

1、了解单片机串行通信的基本方法。

2、掌握单片机串行通信的相关概念。

3、了解RS-232C总线。

4、了解RS-232C总线电平及计算机信号电平

教学重点：

串行通信的方式

教学难点:

波特率的理解和信号电平的理解

教学过程：

组织教学：

授课课时：（2课时）

扳书课题：§8。1串行通信的概述及RS-232C总线

引入新课：

一、串行通信概述

1、什么叫串行通信？

并行、串行举生活中的例子（排横队行走，排纵队行走）说明；引出并行通信，串行通信的概念。

串行通信就是使计算机中的数据一位一位地按先后顺序在一根传输线上传送。通常有两种基本的通信方式：异步通信和同步通信。

2、异步通信和同步通信

回顾在数字电路中所学的移位寄存器工作原理。可提问学生。

异步通信：

异步——发送时钟不一定等于接收时钟。

如下图：

数据传送是帧的形式传送，每一帧数据包括起始位、数据位、奇偶校验位、停止位四部分。其中数据位可以是5位、6位、7位、8位。

在一帧格式中，先是一个起始位0，然后是8个数据位，规定低位在前，高位在后，接下来是奇偶校验位（可以省略），最后是停止位1。用这种格式表示字符，则字符可以一个接一个地传送。

特点：不同速度的外设可相互传送，但传送数据比实际数据位数多（加起始位、停止位等），占用CPU时间，传送速度较慢。

同步通信

同步——发送设备时钟等于接收设备时钟。

在同步通信中，每个字符要用起始位和停止位作为字符开始和结束的标志，占用了时间；所以在数据块传递时，为了提高速度，常去掉这些标志，采用同步传送。由于数据块传递开始要用同步字符来指示，同时要求由时钟来实现发送端与接收端之间的同步，故硬件较复杂。

发送方和接收方时钟完全一样，只要双方同时准备好（同步），可直接传送数据，无需附加多余的控制位，传送数据效率高，但设备要求高。

二、串行通信相关概念

1、波特率

即串行通信速率。单位为 b/s、bps

如：帧结构为1个起始位、8个数据位、1个停止位，每秒传送240帧（即240个字符），则波特率为

（1＋8＋1）×240 = 2400 b/s = 2400波特。

2、接收/发送时钟

接收/发送时钟用于控制通信设置接收/发送数据的速度，如传送1位数据需8个时钟周期，时钟周期越短（时钟频率越高）则传送速度越快。因此波特率与发送/接收时钟频率的关系可表示为

波特率=接收/发送时钟频率/n

式中n称之为波特率因子。

3、通信方式

串行通信根据通信时数据的传送方向可分为单工、半双工和全双工三种通信方式。

①单工方式

A → B

只能由A传送至B

②半双工方式

A ←→ B

A可以传送至B，B也可传送至A，但两者不能同时进行。

③全双工方式

A ←→ B

A可以传送至B，B也可传送至A，但两者可以同时进行。

4、数据的校验方法

奇校验：包括校验位的1的个数为奇数个。

偶校验：包括校验位的1的个数为偶数个。

校验和：所有传送数据的异或结果。

循环冗余码校验：

5、信号调制与解调

调制：把数字信号转换成模拟信号发送出去。

解调：把接收到的模拟信号转换成数字信号。

6、串行通信的实现

通用异步接收器/发送器(UART)

通用同步接收器/发送器(USRT)

通用同步异步接收器/发送器(USART)

三、RS232C总线

1、RS232电平和TTL电平

常用串行通信接口：RS232C、RS485、RS423

这些接口主要是信号电平不同，规定的逻辑状态不同。

如RS232C规定：

发送方“0”逻辑为+5V至+15V “1”逻辑为-5V至-15V

接收方“0”逻辑为+3V至+15V “1”逻辑为-3V至-15V

称之为RS232电平。

顺便介绍TTL电平：“0”逻辑为0V至0.4V “1”逻辑为2.4V至5V

因单片机的串口输出逻辑为TTL电平，计算机的串口逻辑为RS232电平，因此两者进行通信时必须进行电平转换。常用转换芯片有：MC1448、MC1449、MAX232A等。

2、标准RS232接口

RS232总线由22根信号线组成，见表6-1，采用DB25连接器。

3、连接方式

小结：(略)

思考题:

1、什么叫串行通信？

2、串行通信有哪两种基本通信方式？

3、单工、半双工、全双工的意义是什么？

4、什么是波特率？

5、RS232通信电平如何，TTL电平如何？

6、单片机与微机进行通信为什么要进行电平转换？

§8.2 串行口结构、工作方式、波特率设置

教学方法:讲授法

教学目的:

1、了解89C51单片机串行口结构。

2、掌握串行口的四种工作方式。

3、掌握串行通信的波特率设置。

4、掌握串行口通信的初始化程序设计

教学重点：

串行口的四种工作方式、通信波特率设置

教学难点:

通信波特率设置

教学过程：

组织教学：

授课课时：（2课时）

扳书课题：§8.2 串行口结构、工作方式、波特率设置

引入新课：

一、89C51串行口的结构

1、接口特点：全双工通用异步接收/发送器UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），波特率可编程设置，可中断

2、组成：串行口控制寄存器、发送控制、接收控制、波特率输入管理、输入移位寄存器和发送/接收缓冲器SBUF等。

3、串行口控制寄存器

地址98H

SM0 SM1确定工作方式

0 0 方式0

0 1 方式1

1 0 方式2

1 1 方式3

SM2：多机通信控制

REN：接收允许

TB8：发送的第9位数据

RB8：接收的第9位数据

TI：发送完的标志

当发送完数据，硬件使TI置1，软件清0（CLR TI）

RI：接收完的标志

当接收完数据，硬件使RI置1，软件清0。

4、数据缓冲器SBUF