第8章串行口PPT课件

传送一个比特需要的时间为：T2=1/960=1.04ms
3.
接口应具备对数据传输率—波特率的选择控制能力，即自身有波特率发 生器。
4.
在发送时，对传送的数据自动生成校验位或校验码，在接收端能检查校 验位或校验码，以确定传送中是否有误码，并能自动将冗余码消除。
51系列单片机内有一个全双工的异步通信接口，通过对串行接口写控制
字可以选择其数据格 式，同时内部有波特率发生器，提供可选的波特率，来
★并行通信： 所传送数据的各位同时发送或接收，数据有多少位就需要多 少根数据线。特点：速度快，成本高，适合近距离传输，如计算机并口， 打印机接口，8255 并口等。
★串行通信：所传送数据的各位按顺序一位一位地发送或接收。只需一根 数据，一根地线，共2 根（如双向通信发送和接收各需1根数据线）。特点： 成本低，硬件简单，适合远距离通信，传输速度低。
比特率（bps）：在数字通信中，单位时间内传输二进制代码的有效 位（bit）数。其单位有每秒比特（bps）、每秒千比特数(Kbps)或每秒兆 比特数(Mbps) ，此处K和M分别为1000和1000000。
波特率：远距离通信时，信息必须调制在载波上和载波一起发送，正 如卫星需要通过火箭运载一样。波特率即调制速率，通常可以理解为单位 时间内传输码元符号的个数（传符号率），其单位为波特(Baud)。不同的 调制方法在一个码元上负载的比特信息不同，比特率在数值上和波特率的 关系是：比特率=波特率×单个调制状态对应的二进制位数。
近年来推出有RS-422/423、RS-485等串行通信标准，其采用平衡通信 接口，即在发送端将TTL电平信号转换成差分信号输出，接收端将差分信号 变成TTL电平信号输入，提高了抗干扰能力，使通信距离增加到几十米至上 千米，并且增加了多点和双向通信的能力。
PC机上的COM1-COM4口使用的是RS-232C串行通信标准接口，本章仅 介绍RS-232C接口，其它接口可参考有关资料。
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通信的双方应该有一个约定，什么时候开始发送，什么时候发送完毕；接
收方收到的信息是否正确等，这就是通信协议。
串行通信的分类：同步串行通信和异步串行通信 一、异步通信：
异步串行通信一帧数据格式：一个起始位 “0”,表示字符的开始，然后 是5～8位数据即该字符的代码，规定低位在前，高位在后，接 下来是奇偶 校验位(可省略)，最后以停止位“1”表示字符的结束。
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1. 因为CPU发出的数据是字符数据，接口电路应能将这些数据根据不同通
信方式进行数据格式化的任务。 如自动生成起止方式的帧数据格式（异步方 式）或在待传送的数据块前加上同步字符（同步方式）等。
2.
在发送端，接口将CPU送来的并行信号转换成串行数据进行传送；而在 接收端，接口要将接收到串行数据变成并行数据送往CPU。
数据1 数据2 …. 数据n
SYN字符1 SYN字符2
连续传送n 个数据
校验
三、串行通信的功能
在串行传输中，通信的双方都按通信协议进行，所谓通信协议就是通 信双方必须共同遵守的一种约定，约定包括数据的格式、同步的方式、传 送的步骤、检纠错方式及控制字符的定义等。
串行接口的基本任务就是：
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例如异步传送数据的速率每秒为120个字符，每个字符由1个起始位、8 个数据位和1个停止位组成，则字符传送速率为: 10×120=1200波特/秒
传送一个波特所需的时间为: T1=1/1200=0.833ms
在上面传送中，只有8个数据位才是有用的信息，起始位和停止位用于 传送信息的辅助，所以信息的速率为：8×120=960比特/秒。
第八章 单片机串行通信
8.1 概 述 单片机应用于数据采集或工业控制时，往往作为前端机安装在工业现场
，远离主机，现场数据采用串行通信方式发往主机进行处理，以降低通信成 本，提高通信可靠性。如下图所示。
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数据通信方式有两种：并行通信与串行通信。下面是两种通信方式的示意图：
Fra Baidu bibliotek
完成双机通信或多机通信。
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四、 串行通信接口
串行接口通常分为两种类型：串行通信接口 和 串行扩展接口。
串行通信接口（Serial Communication Interface,SCI）是指设备之间 的互连接口，它们连接的距离比较长。如当代PC机的COM接口（COM1COM4）和USB接口。USB ( Universal Serial Bus,通用串行总线）是近几 年开发的新规范，它使得设备间的连接简单快捷，并且支持热插拔，易于扩 展，被广泛应用于PC 机和嵌入式系统上。
➢优点：硬件结构简单。
➢缺点：传输速度慢。
n-1
第n个字符（一帧）
n+1
…
P1
0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 P 1 0 D0 …
起
校停
始
数据位（5～8位）
验止
位
位位
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二、同步通信
在同步通信中，发送方在数据或字符开始处就用同步字符(常约定1～2 个字节)指示一帧的开始 ，由时钟来实现发送端和接收端同步，接收方一 旦检测到与规定的同步字符符合，下面 就连续按顺序传送若干个数据 ， 最后发校验字节。见下图：
显然，两相调制（单个调制状态对应1个二进制位）的比特率等于波特 率；四相调制（单个调制状态对应2个二进制位）的比特率为波特率的两 倍；八相调制（单个调制状态对应3个二进制位）的比特率为波特率的三 倍；依次类推（关于信号调制超出本课程范围，相关内容参考通信原理方 面的教材）。
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以上标准都有专用芯片实现通信协议，这些接口芯片称为收发器。
串行扩展接口是设备内部器件之间的互连接口，常用的串行扩展接口规 范有SPI、I2C等。串行扩展接口的芯片很多，可以根据需要选择。
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五、波特率（Baud rate）和比特率（bps）
在通信中，衡量通信速率的单位有两种：波特率和比特率。