串行通信基础总线标准及接口.ppt

图9.1 两种通信方式的示意图 串行通信的优点与缺点 异步通信 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。 起始位：位于字符帧开头，只占一位，为逻辑0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采用奇校验还是偶校验，由用户决定。 停止位：位于字符帧最后，为逻辑1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，也为发送下一帧作准备。 两相邻字符帧之间 波特率（baud rate） 异步通信的另一个重要指标为波特率。 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。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。但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。 异步通信的优点 通常，异步通信的波特率为50～9600bit/s。 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。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。 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9.3所示。 图9.3 同步通信的字符帧格式 三部分组成 图9.3（a）为单同步字符帧结构，图9.3（b）为双同步字符帧结构，但它们均由同步字符、数据字符和校验字符CRC三部分组成。在同步通信中，同步字符可以采用统一的标准格式，也可以由用户约定。 同步通信的缺点 同步通信的数据传输速率较高，通常可达56Kb/s或更高，其缺点是要求发送时钟和接收时钟必须保持严格同步。 图9.4为三种制式的示意图 单工制式 半双工制式 在半双工制式下，系统的每个通信设备都由一个发送器和一个接收器组成，如图9.4(b)所示。在这种制式下，数据能从A站传送到B站，也可以从B站传送到A站，但是不能同时在两个方向上传送，即只能一端发送,一端接收。其收发开关一般是由软件来进行控制的。 全双工通信系统 全双工通信系统的每端都有发送器和接收器，可以同时发送和接收，即数据可以在两个方向上同时传送。如图9.4(c)所示。 在实际应用中，尽管多数串行通信接口电路具有全双工功能，一般情况只工作于半双工制式下，这种用法简单、实用。 串行接口电路数据形式 串行通信总线标准及其接口 异步串行通信接口主要有三类 图9.5 RS-232C信息格式 RS-232C电平转换器 RS-232C规定了自己的电气标准，由于它是在TTL电路之前研制的，所以它的电平不是+5V和地，而是采用负逻辑，即： 逻辑“0”：+5V～+15V 逻辑“1”：-5V～-15V RS-232C不能和TTL电平直接相连 MC1488内部有三个与非门和一个反相器，供电电压为±12V，输入为TTL电平，输出为RS-232C电平，MC1489内部有四个反相器，供电电压为±5V，输入为RS-232C电平，输出为TTL电平。 另一种常用的电平转换电路是MAX232，图9.6为MAX232的引脚图。 图9.6 MAX232引脚图 简单的全双工系统 图9.7 RS-232 引脚图 MCS-51单片机的串行接口 特殊功能寄存器 图9.8 MCS-51单片机串行口结构示意图 接收或发送数据 SM0、SM1：串行工作方式选择位。定义如下表9.1所示。 多机通信控制位 方式2、3处于接收或发送方式 允许串行接收位 发送中断标志位 接收中断标志位 SCON中的低2位与中断有关 SCON中的低2位与中断有关，在中断的有关章节中有详细论述。 电源及波特率选择寄存器PCON PCON主要是为CHMOS型单片机的电源控制而设置的专用寄存器，不可以位寻址，字节地址为87H。在HMOS的8051单片机中，PCON除了最高位以外其它位都是虚设的。其格式如图9.10所示。 图9.10 PCON的各位定义 SMOD为波特率选择位 与串行通信有关的只有SMOD位。SMOD为波特率选择位。在方式1、2和3时，串行通信的波特率与SMOD有关。当SMOD=1时，串行