第九章51单片机的串行接口资料
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并行通信和串行通信
2
并行通信的概念
并行通信是将数据字节的各位用多条数据线同时进行传送 。
8位同时传送 1
0
接
1
发
0
收 设
1
送
1 0
设
备
0
备
询问
应答
并行通信优缺点：控制简单、传输速度快；由于传输线较 多，长距离传送时成本高。
3
串行通信的概念
串行通信是将数据字节分成一位一位的形式在一条传输 线上逐个地分时传送。
第9章 51单片机的串行接口
9.1串行通信的基本知识 9.2 MCS-5l单片机的串行口 9.3 51单片机申行口的应用 9.4 RS232和RS485接口
1
引言
随着计算机的广泛应用和网络技术的普及，计算机的 通信功能愈来愈显得重要。计算机通信是指计算机与 外部设备或计算机与计算机之间的信息交换。 通信在现代化的分布式测量、控制系统中的地位。 通信有两种基本方式：
7
异步通信的数据格式
起 空始 闲位
一个字符帧 数据位
校停 验止 位位
空 下一字符 闲 起始位
D0 D1 D2………..
LSB
MSB
字符的帧格式:起始位1位；停止位1,1.5,2位；
数据位长度不等，低位在前，高位在后；
奇偶校验位1位可选；空闲位任意。
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。
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
1 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0
移位寄存器
TxD引脚
发送时钟:
16
并／串变换和串行口
2)串行接收: 串到并的过程
接收数据寄存器
CPU
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
1 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0
12
二、串行通信中数据的传送方向
1、单工 单工是指数据传输仅能沿一个方向，不能实现反向传输。 2、半双工 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 全双工是指数据可以同时进行双向传输。
发送 时间1 接收
发送
接收
发送
接收
接收 时间2 发送
接收
发送
单工
半双工
全双工
13
串行通信中数据的传送方向—举例1
备
6
异步通信的异步与同步
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（字符之间不一定有“位间隔”的整数倍的 关系），但同一字符内的各位是同步的（各位之间的 距离均为“位间隔”的整数倍）。
接收方如何判定一个新字符的开始？？
接
发
收
D0
D7
送
设 备
8位顺次传送
设 备
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，但数据的传送控制比并行通 信复杂。
4
9.1 串行通信的基本知识
串行通信的两种基本方式 异步通信与同步通信
串行通信中数据的传送方向 单工、半双工、全双工
并／串变换和串行口
5
一、串行通信的两种基本方式
01101
计 数据
计
算
算
机
机
甲 时钟
乙
时钟
计 数据
01
算
机 数据+时钟
甲
11
同步通信
同步通信时，字符与字符之间没有间隙，也不用起始位和 停止位，仅在数据块开始时用同步字符SYNC来指示。
同步字符可以是 单同步字符方式 或者双同步字符 方式。
同步字符可以由用户约定，当然也可以用ASCII码中规 定的SYN代码，即16H。硬件设备上：插入同步字符， 相应的检测手段。
串行通信：异步通信与同步通信
1、异步通信
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，以字符为数据传输单位，字符 之间可以有间隔。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。
接 收 设10100100 1 备
0 10100100 1
间隙任意 发
送
0 11100110 1 0 1110011设0
19
9.2 MCS-5l单片机的串行口
有一个可编程的串行接口。 对外也有两条独立的接收信号线RxD(P3.0)和发送信号线 TxD(P3.1)。可以同时发送、接收数据，实现全双工传送。
有两个独立的发送缓冲器和接收缓冲器，发送缓冲器和接 收缓冲器不能互相换用。对外来讲，它们只占用一个特殊功 能寄存器SFR地址99H（SBUF），通过使用不同的读／写 缓冲器的指令来决定对哪一个缓冲器进行操作。
8
两个字符之间的时间间隔
9
波特率
概念：波特率用来衡量串行通信的速率。 一般是指每 秒中传输数据的位数，单位为波特： b/s 、 bps 。 举例：设有一帧信息，1个起始位、8个数据位、1个停 止位，传输速率为每秒240个字符。求波特率。 解：（1＋8＋1）×240 = 2400 b/s = 2400波特。
异步通信双方的两个基本约定： ① 字符帧格式完全相同。 ② 波特率尽可能相等，
10
2、同步通信
同步通信时要建立发送方时钟对接收方时钟的直接控制， 使双方达到完全同步。此时，传输数据的位之间的距离均 为“位间隔”的整数倍，同时传送的字符间不留间隙，即 保持位同步关系，也保持字符同步关系。发送方对接收方 的同步可以通过两种方法实现。
RxD引脚 移位寄存器
接收时钟
17
数据接收时的采样
起始位
8位数据
停止位
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
7.8.9
当连续8次采集到低电 平时，便确认起始位到来
在每个第7,8,9个脉冲对RXD采样 并采用“以三取二”来确定采集的数据
对RXD线的数据以16倍的波特率速度采样
18
串行接口
现在市场上有各种串行接口芯片可供选择，它们大都是可 编程的多功能芯片，故称为通用异步接收／发送器(UART， Universal Asynchronous Receiver／Transmitter)，或者是 通用同步异步接收／发送器(USART，Universal Synchronous Asynchronous Receiver／Transminer)。 ➢51单片机串行接口： 全双工UART ➢8251芯片：一种通用的USART芯片。
[1]单工：只能收或发
Baidu NhomakorabeaA 发
例如：广播电台 [2]半双工：可收可发，但不能同时进行。
A 发
收
例如：
对讲机
B 收 收音机
B 收 发
14
串行通信中数据的传送方向—举例2
[3]全双工:收发可以同时进行
A
B
发
收
收
发
例如：
电话机
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三、并／串变换和串行口
1) 串行发送：并到串的过程 CPU 发送数据寄存器
2
并行通信的概念
并行通信是将数据字节的各位用多条数据线同时进行传送 。
8位同时传送 1
0
接
1
发
0
收 设
1
送
1 0
设
备
0
备
询问
应答
并行通信优缺点：控制简单、传输速度快；由于传输线较 多，长距离传送时成本高。
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串行通信的概念
串行通信是将数据字节分成一位一位的形式在一条传输 线上逐个地分时传送。
第9章 51单片机的串行接口
9.1串行通信的基本知识 9.2 MCS-5l单片机的串行口 9.3 51单片机申行口的应用 9.4 RS232和RS485接口
1
引言
随着计算机的广泛应用和网络技术的普及，计算机的 通信功能愈来愈显得重要。计算机通信是指计算机与 外部设备或计算机与计算机之间的信息交换。 通信在现代化的分布式测量、控制系统中的地位。 通信有两种基本方式：
7
异步通信的数据格式
起 空始 闲位
一个字符帧 数据位
校停 验止 位位
空 下一字符 闲 起始位
D0 D1 D2………..
LSB
MSB
字符的帧格式:起始位1位；停止位1,1.5,2位；
数据位长度不等，低位在前，高位在后；
奇偶校验位1位可选；空闲位任意。
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。
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
1 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0
移位寄存器
TxD引脚
发送时钟:
16
并／串变换和串行口
2)串行接收: 串到并的过程
接收数据寄存器
CPU
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
1 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0
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二、串行通信中数据的传送方向
1、单工 单工是指数据传输仅能沿一个方向，不能实现反向传输。 2、半双工 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 全双工是指数据可以同时进行双向传输。
发送 时间1 接收
发送
接收
发送
接收
接收 时间2 发送
接收
发送
单工
半双工
全双工
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串行通信中数据的传送方向—举例1
备
6
异步通信的异步与同步
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（字符之间不一定有“位间隔”的整数倍的 关系），但同一字符内的各位是同步的（各位之间的 距离均为“位间隔”的整数倍）。
接收方如何判定一个新字符的开始？？
接
发
收
D0
D7
送
设 备
8位顺次传送
设 备
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，但数据的传送控制比并行通 信复杂。
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9.1 串行通信的基本知识
串行通信的两种基本方式 异步通信与同步通信
串行通信中数据的传送方向 单工、半双工、全双工
并／串变换和串行口
5
一、串行通信的两种基本方式
01101
计 数据
计
算
算
机
机
甲 时钟
乙
时钟
计 数据
01
算
机 数据+时钟
甲
11
同步通信
同步通信时，字符与字符之间没有间隙，也不用起始位和 停止位，仅在数据块开始时用同步字符SYNC来指示。
同步字符可以是 单同步字符方式 或者双同步字符 方式。
同步字符可以由用户约定，当然也可以用ASCII码中规 定的SYN代码，即16H。硬件设备上：插入同步字符， 相应的检测手段。
串行通信：异步通信与同步通信
1、异步通信
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，以字符为数据传输单位，字符 之间可以有间隔。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。
接 收 设10100100 1 备
0 10100100 1
间隙任意 发
送
0 11100110 1 0 1110011设0
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9.2 MCS-5l单片机的串行口
有一个可编程的串行接口。 对外也有两条独立的接收信号线RxD(P3.0)和发送信号线 TxD(P3.1)。可以同时发送、接收数据，实现全双工传送。
有两个独立的发送缓冲器和接收缓冲器，发送缓冲器和接 收缓冲器不能互相换用。对外来讲，它们只占用一个特殊功 能寄存器SFR地址99H（SBUF），通过使用不同的读／写 缓冲器的指令来决定对哪一个缓冲器进行操作。
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两个字符之间的时间间隔
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波特率
概念：波特率用来衡量串行通信的速率。 一般是指每 秒中传输数据的位数，单位为波特： b/s 、 bps 。 举例：设有一帧信息，1个起始位、8个数据位、1个停 止位，传输速率为每秒240个字符。求波特率。 解：（1＋8＋1）×240 = 2400 b/s = 2400波特。
异步通信双方的两个基本约定： ① 字符帧格式完全相同。 ② 波特率尽可能相等，
10
2、同步通信
同步通信时要建立发送方时钟对接收方时钟的直接控制， 使双方达到完全同步。此时，传输数据的位之间的距离均 为“位间隔”的整数倍，同时传送的字符间不留间隙，即 保持位同步关系，也保持字符同步关系。发送方对接收方 的同步可以通过两种方法实现。
RxD引脚 移位寄存器
接收时钟
17
数据接收时的采样
起始位
8位数据
停止位
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
7.8.9
当连续8次采集到低电 平时，便确认起始位到来
在每个第7,8,9个脉冲对RXD采样 并采用“以三取二”来确定采集的数据
对RXD线的数据以16倍的波特率速度采样
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串行接口
现在市场上有各种串行接口芯片可供选择，它们大都是可 编程的多功能芯片，故称为通用异步接收／发送器(UART， Universal Asynchronous Receiver／Transmitter)，或者是 通用同步异步接收／发送器(USART，Universal Synchronous Asynchronous Receiver／Transminer)。 ➢51单片机串行接口： 全双工UART ➢8251芯片：一种通用的USART芯片。
[1]单工：只能收或发
Baidu NhomakorabeaA 发
例如：广播电台 [2]半双工：可收可发，但不能同时进行。
A 发
收
例如：
对讲机
B 收 收音机
B 收 发
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串行通信中数据的传送方向—举例2
[3]全双工:收发可以同时进行
A
B
发
收
收
发
例如：
电话机
15
三、并／串变换和串行口
1) 串行发送：并到串的过程 CPU 发送数据寄存器