第8章 (简)80C51嵌入式系统接口技术.ppt

第8章 80C51嵌入式系统的接口技术 主要内容： 嵌入式系统接口技术的概念 串行接口技术及其与外设连接 人机交互接口技术 教学建议 本章作为嵌入式系统重点内容，是构建真正意义上的嵌入式系统的关键。 串行接口扩展外设是嵌入式系统应提倡的理念。 需要指出的是，这些接口知识具有普遍意义，在其他类型的嵌入式系统里同样有用。 教学目的 通过本章学习，使学生： 了解嵌入式系统接口技术的概念 熟悉和掌握串行接口扩展外设的思想和方法 熟悉用高性价比的器件设计人机交互接口的方法 8.1 嵌入式系统接口技术概述 8.1.2 接口的类型 按照数据的传送机制，接口可以分为串行接口和并行接口两种基本类型。串行接口是指从发送数据线上一位（“0”或“1”）一位地发送数据，从接收数据线上一位一位地接收数据； 并行接口传送数据是并行的，即多位数据同时发送，同时接收。 按照接口应用的编程特性，分为简单接口与可编程接口。 1 简单接口 2 可编程接口 8.2 80C51的通信接口技术 8.2.1 串行通讯的基本知识 在计算机系统中，CPU和外部通信有两种通信方式： 并行通信和串行通信。 并行通信，即数据的各位同时传送； 串行通信，即数据一位一位顺序传送。 图8.3为这两种通信方式的示意图。 图8.3 两种通信方式的示意图。 并行通信：一个数据占多少位，就需要多少根传输线。并行通信传输方式的特点是传输速度快，但传输线数量多，成本高，适合近距离传输。 串行通信：传输数据的各位在一条传输线上传送，能够节省传输线，在数据位数很多且远距离数据传送时，比较经济；缺点是传送速度比并行通信要慢。 1 串行通信的分类 按照串行数据的时钟控制方式，串行通信可分为同步通信和异步通信两类。 (1) 异步通信（Asynchronous Communication） 在异步通信中，数据通常是以字符为单位组成字符帧传送的。字符帧由发送端一帧一帧地发送，每一帧数据是低位在前，高位在后，通过传输线被接收端一帧一帧地接收。 发送端和接收端可以由各自独立的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟彼此独立，互不同步。 1）字符帧（Character Frame） 字符帧也叫数据帧，由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位等四部分组成，如图8.4所示。 图8.4 异步通信的字符帧格式 起始位：位于字符帧开头，只占一位，低电平，用于向接收设备表示发送端开始发送一帧信息。 数据位：紧跟起始位之后，用户根据情况可取5位、6位、7位或8位，低位在前、高位在后。 奇偶校验位：位于数据位之后，仅占一位，用来表征串行通信中是采用奇校验还是偶校验。 停止位：位于字符帧最后，高电平。通常可取1位、1.5位或2位，用于向接收端表示一帧字符信息已经发送完，也为发送下一帧做准备。 在串行通信中，两相邻字符帧之间可以没有空闲位，也可以有若干空闲位，这由用户来决定。图8.4(b）表示有3个空闲位的字符帧格式。 2）波特率（baud rate） 1、波特率为每秒钟传送二进制数码的位数，也叫比特数，单位为bit/s，即位/秒。 2、波特率用于表征数据传输的速度，波特率越高，数据传输速度越快； 3、波特率和字符的实际传输速率不同，字符的实际传输速率是每秒内所传字符帧的帧数，和字符帧格式有关。 4、通常，异步通信的波特率为50-9600bit/s。 2）波特率（baud rate） 5、异步通信的优点是不需要传送同步时钟，字符帧长度不受限制，故设备简单。6、缺点是字符帧中因包含起始位和停止位而降低了有效数据的传输速率。 (2) 同步通信（Synchronous Communication） 同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传输一帧信息。 这里的信息帧和异步通信的字符帧不同，通常有若干个数据字符，如图8.5所示。 图8.5（a）为单同步字符帧结构， 图8.5（b）为双同步字符帧结构。 图8.5 同步通信的字符帧格式 2、 串行通信的制式 在串行通信中数据是在两个站之间进行传送的，按照数据传送方向，串行通信可分为单工（simplex）、半双工（half duplex）和全双工（full duplex）三种制式。图8.6为三种制式的示意图。 图8.6 单工、半双工和全双工三种制式示意图 3 串行通信的接口电路 A、串行接口电路的种类和型号很多。 B、能够完成异步通信的硬件电路称为UART，即通用异步接收器/发送器（Univers