第8章 80C51单片机串行通信详解.ppt

第8章 80C51单片机串行通信 熟悉串行通信的基本概念 掌握串行口的结构及工作原理 掌握串行口的工作方式 掌握串行口的应用 第8章 80C51单片机串行通信 8.1 串行通信基础知识 8.2 80C51串行口 8.3 80C51串行口工作方式 8.4 串行通信数据传输速率 8.5 串行通信应用 8.1 串行通信基础知识 在计算机系统中，CPU与外部通信的基本方式有两种： 并行通信——数据的各位同时传送。 串行通信——数据一位一位顺序传送。 8.1 串行通信基础知识 并行通信的特点：各数据位同时传送，传送速度快、效率高。但有多少数据位就需要有多少根数据线，因此传送成本高。在集成电路芯片的内部、同一插件板上各部件之间、同一机箱内各插件板之间等的数据传送都是并行的。并行数据传送的距离通常小于30米。 串行通信的特点：数据传送按位顺序进行，最少只需一根传输线即可完成，成本低，但速度慢。计算机与远程终端或终端与终端之间的数据传送通常都是串行的。串行数据传送的距离可以从几米到几千公里。 串行通信有同步通信和异步通信两种基本方式。 1. 异步串行通信 异步串行通信是以字符为单位的间歇传输形式。传送时按字符进行包装，为此，在数据位之外要增添起始位、奇偶校验位和停止位，构成一个通信帧。下图为异步通信的帧格式。 几点说明： ① 在串行通信中，信息的两种状态分别以mark和space标志。其中mark译为标号，对应逻辑状态1，在发送器空闲时，数据线应保持在mark状态；space译为空格，对应逻辑状态0。 ② 起始位。发送器通过发送起始位而开始一个字符的传输。起始位使数据线处于space状态。 ③ 数据位。起始位之后传送数据位。在数据位中，低位在前(左）高位在后(右）。由于字符编码方式的不同，数据位可以是5、6、7或8位等多种形式。 ④ 奇偶校验位。用于对字符传送作正确性检查，因此，奇偶校验位是可选择的，共有3种可能，即奇校验、偶校验和无校验，由用户根据需要选定。 所谓偶校验，即数据位和奇偶校验位中逻辑1的个数加起来必须是偶数(全0也视为偶数个1）。 所谓奇校验，即数据位和奇偶校验位中逻辑1的个数加起来必须是奇数。 ⑤ 停止位。停止位在最后，用于标志一个字符传输的结束，对应于mark状态。停止位可能是1、1.5或2位，在实际应用中根据需要确定。 ⑥ 位时间。一个格式位的时间宽度。 ⑦ 帧(Frame）。从起始位开始到停止位结束的全部内容称为一帧。 异步串行通信是一帧接一帧进行的，传输可以是连续的，也可以是断续（间歇）的。 2. 同步串行通信 为提高传送速度，把数据传输按相等的时间间隔分块进行，在数据块的开始加一些特殊字符，作为发送和接收双方的同步标志。由于数据块的位数较多，为防止错位，在发送数据时一般同时给出时钟信号，以保持接收与发送的同步，这就是同步串行通信。同步串行通信的数据传送格式如下图所示： 同步串行通信的数据格式有如下特点和要求： ① 只在数据块传输的开始使用同步字符串，作为发送和接收双方同步的标志，而在结束时不需要同步标志。 ② 数据字符之间不允许有间隔，当线路空闲或没有数据可发时，可发送同步字符串。 ③ 数据块内各字符的格式必须相同。 同步串行通信比异步串行通信的传送速度快，但同步串 行通信要求收发双方在整个数据传输过程中始终保持同步， 这将对硬件提出更高的要求，实现起来难度大一些；而异步 串行通信只要求在每帧的短时间内保持同步即可，实现起来 容易得多。所以同步串行通信适用于数据量大、对速度要求 比较高的串行通信场合。 8.1.2 串行通信线路形式 1. 单工形式 单工(Simplex)形式的数据传输是单向的。通信双方中一方固定为发送端，另一方则固定为接收端。单工形式的串行通信只需要一条数据线，如下图所示。 例如，计算机与打印机之间的串行通信。 2. 全双工形式 全双工(Full duplex)形式的数据传输是双向的，可以同时发送和接收数据，因此，全双工形式的串行通信需要两条数据线。 3. 半双工形式 半双工(Half duplex)形式的数据传输也是双向的。但任何时刻只能由其中的一方发送数据，另一方接收数据。因此半双工形式既可以使用一条数据线，也可以使用两条数据线。 近程串行通信 单片机的数据信号在传输线上传送时，由于受到线间分布电容和噪声干扰等影响，将引起传输信号的幅度衰减和波形畸变，极易导致传输错误。加之导线越长电容越大，所以传输距离就受到一