串行通信 课件 .pdf

串行通信是工业现场仪器或设备常用的通信方式，网

络通信则是构成仪器网络化的基础。本章在介绍串行

通信、网络通信基本概念和接口协议的基础上，举例

介绍串行通信和网络通信的LabVIEW实现方法，并对

LabVIEW支持的DataSocket编程方法和应用进行讨论。

具体包括串行通信、网络通信、共享变量、IrDA无线

数据通信。

8.1串行通信

串行通信是在一条通信线路上一位一位地传送信息，

其特点是所用传输线少，并且可以借助电话网进行信

息传递，因此特别适合于远距离传输。目前，不少仪

器和人机交换设备都采用串行方式与计算机进行通信。

8.1.1串口简介

1．数据传送方式

在串行通信中，数据通常是在两个点（如终端设备与

微型计算机）之间进行传送，按照数据流的方向可分

成3种数据的传送方式：单工、半双工和全双工。

(1)单工

如图8.1(a)所示，通信双方的一方只发送数据，而另一

方只接收数据。在它们之间的传输线上，数据只向一

个方向流动，即从发送方到接收方。

(2)半双工

如图8.1(b)所示，数据能从A传送到B，也能从B传送到

A，但不能同时在两个方向上传送，每次只能有一方

发送，另一方接收。通信双方可以轮流地进行发送和

接收。

(3)全双工

如图8.1(c)所示，通信双方能够同时发送和接收。全双

工方式相当于把两个方向相反的单工方式组合在一起，

所以它需要两条传输线。

2．传输速率与传输距离

在串行通信中，传输速率用波特率表示。波特率是指

单位时间内传送二进制数据的位数，其单位是位／秒

(bps)。它是衡量串行数据传输速度快慢的重要指标。

规定的波特率有50bps，75bps，ll0bps，150bps，

300bps，600bps，1200bps，2400bps，4800bps，

9600bps和19200bps等。

传输距离是指发送端和接收端之间直接传送串行数据

的最大距离（误码在允许的范围内），它与传输速率

及传输介质的电气特性有关，传输距离往往随传输速

率的增大而减小。

3．串行通信方式

在串行通信中有两种基本的通信方式，即异步通信和

同步通信。

在同步通信中，为了使发送和接收保持一致，串行数

据在发送和接收两端使用的时钟应同步。通常，发送

器和接收器的初始同步是使用一个同步字符来完成的，

当一次串行数据的同步传输开始时，发送器送出的第

一个字符应该是一个双方约定的同步字符，接收器在

时钟周期内识别该同步字符后，即与发送器同步，开

始接收后续的有效数据信息。

在异步通信中，只要求发送和接收两端的时钟频率在短期

内保持同步。通信时发送器先送出一个起始位，后面跟着

具有一定格式的串行数据和停止位。接收器首先识别起始

位，以同步它的时钟，然后使用同步的时钟接收紧跟而来

的数据位和停止位，停止位表示数据传送的结束。一旦一

个字符传输完毕，线路空闲，无论下一个字符在何时出现，

它们将再重新进行同步。

同步通信与异步通信相比较，优点是传输速度快。不足之

处是同步通信的实用性取决于发送器和接收器保持同步的

能力。在一次串行数据的传输过程中，接收器接收数据时，

若由于某种原因（如噪声等）漏掉一位，则余下接收的数

据都是不正确的。

异步通信相对同步通信而言，传输数据的速度较慢，但若

在一次串行数据传输的过程中出现错误，仅影响一个字节

数据。

目前，在微型计算机测量和控制系统中，串行数据的传输

大多使用异步通信方式。

4．串行通信协议

为了有效地进行串行通信，通信双方必须遵从统一的

通信协议，即采用统一的数据传输格式、相同的传输

速率、相同的纠错方式等。

异步通信协议规定每个数据以相同的位串格式传输，

每个串行数据由起始位、数据位、奇偶校验位和停止

位组成，串行数据的位串格式如图8.2所示，具体定义

如下。

(1)空闲状态

当通信线路上没有数据传输时，发送数据线应处于逻

辑“1”状态，表示线路空闲。

(2)起始位

当发送设备要发送一个字符数据时，先发出一个逻辑

“0信号，占一位，这个逻辑低电平就是起始位。起

始位的作用是协调同步，接收设备检