IC单片机串行口及串行通信技术

第7章PIC18FXX2串行口及串行通信技术

•教学目标

串行通信基本知识

串行口及应用

PIC18FXX2与PC机间通信软件的设计

本章知识点概要

• 1.什么是串行通信，串行通信有什么优点？

• 2.串行通信协议

• 3.什么是波特率？

• 4.PIC18FXX2中的串行口工作方式及应用

• 5.PIC18FXX2点对点通信

•针对PIC18FXX2串行口而言，概括为以下问题：

1、波特率设计，初始化SPBRG

2、设定通信协议（工作方式选择，SYNC）

3、如何启动PIC18FXX2接收、发送数据？

4、如何检查数据是否接收或发送完毕？

7.1 7.1 串行通信基本知识串行通信基本知识

•在实际工作中，计算机的CPU 与外部设备之间常常要进行信息交换，一台计算机与其他计算机之间也要交换信息，所有这些信息交换均可称为通信。

•通信方式有两种，即并行通信和串行通信。•采用哪种通信方式?----通常根据信息传送的距离决定例如，PC 机与外部设备（如打印机等）通信时，如果距离小于30 m ，可采用并行通信方式；当距离大于30 m 时，则要采用串行通信方式。PIC18FXX2单片机具有并行和串行二种基本通信方式。

并行通信

•并行通信是指数据的各

位同时进行传送（发送

或接收）的通信方式。

•优点：传送速度快；

•缺点：数据有多少位，

就需要多少根传送线。

•例如，右图PIC18FXX2

单片机与外部设备之间

的数据传送就属于并行

通信。

串行通信

•串行通信是指数据一位(bit)一位按顺序传送的通信方式。•优点：只需一对传输线（利用电话线就可作为传输线），大大降低了传送成本，特别适用于远距离通信；

•缺点：传送速度较低。假设并行传送N位数据所需时间为T，那么串行传送的时间至少为N*T，实际上总是大于N*T。

接收设备发送设备

D2

D1

D0

D3

D7

D6

D5

D4

串行通信的传输方式

•串行通信的传输方式通常有三种：

单向（或单工）方式，只允许数据向一个方向传送；

半双向（或半双工）方式，允许数据向两个方向中的任一方向传送，但每次只能有一个站点发送；

全双向（或全双工）方式，允许同时双向传送数据，因此，全双工配置是一对单向配置，它要求两端的通信设备都具有完整和独立的发送和接受能力。

串行通信中的数据传送方式

•异步串行通信协议

•起始位（0）信号只占一位，用来通知接收设备一个待接收的字符开始到达。线路上在不传送字符时应保持为1。接收端不断检测线路的状态，若连续为1以后又测到一个0，就知道发来一个新字符，应马上准备接收。字符的起始位还被用作同步接收端的时钟，以保证以后的接收能正确进行。

D0--D4）、6位、7位、8位（D0

D0--•起始位后面紧接着是数据位，5位（D0

D7）或9位。若所传字符为ASCII码，则常取7位。

•奇偶校验（D8）只占一位，若在字符中可规定不用奇偶校验位，则这一位可省去。也可用这一位（1/0）来表示这一帧中的字符所代表信息的性质（地址/数据等）。

•停止位用来表征字符的结束，它一定是高电位（逻辑1）。停止位可以是1位、1.5位或2位。接收端收到停止位后，知道上一字符已传送完毕，同时，也为接收下一个字符做好准备。只要再接收到0，就是新的字符的起始位。若停止位以后不是紧接着传送下一个字符，则使线路电平保持为高电平（逻辑1）。

波特率（Baud rate）

•通信线上传送的所有位信号的持续时间都保持一致，由数据传送速度确定。

•波特率，即数据传送速率：每秒钟传送二进制代码的位数，它的单位是b/s (bits per second)。

•假设数据传送速率是120帧/s，而每一帧信息包含的代码位有：1个起始位、8个数据位、1个停止位。这时，传送的波特率为：

10b/帧×120帧/s＝1200b/s

•每一位代码的传送时间Td为波特率的倒数。

Td＝1/1200＝0.833ms

•异步通信的传送速率在50b/s~19200b/s之间，常用于计算机到终端机和打印机之间的通信、直通电报以及无线电通信的数据发送等。

串行通信协议类型

•串行通信的基本特征是数据逐位按顺序进行传送。

•根据串行通信的格式及约定（如：同步方式、通信速率、数据块格式、信号电平……等）不同，形成了多种串行通信协议与接口标准。

•常见的有：

–通用串行总线(USB)

–I2C总线

–CAN总线

–SPI总线

485,RS--232C,RS422A标准……等等

RS--485,RS

–RS

本课程介绍通用异步收发器(UART)是异步串行通信口的总称，而RS232、RS499、RS423、RS422和RS485等，是对应各种异步串行通信口的接

口标准和总线标准，它规定了通信接口的电气特性、传输速率、连接特

性和接口的机械特性等内容。实际上是属于通信网络中的物理层（最底层）的概念，与通信协议没有直接关系。而通信协议，是属于通信网络

中的数据链路层（上一层）的概念。

串行通信的过程

1、串←→并转换与设备同步

两个通信设备在串行线路上实现通信必须解决2个问题：1）串←→并转换，即把要发送的并行数据串行化，把接收的串行数据并行化；

2）设备同步，即发送设备与接收设备的工作节拍同步，以确保发送数据在接收端被正确读出。