08单片机串行数据通信技术.pptx

单片机串行数据通信技术;教学内容;一、数据通信的概念 在实际工作种，计算机的CPU与外部设备之间常常要进行信息交换，一台计算机与其他计算机也往往要交换信息，所有这些信息交换均可称为通信。通信实际上也是计算机的数据的传送。 数据通信方式有两种：并行数据通信和串行数据通信，如下图所示。 串行数据通信是指数据按位顺序进行传送的通信方式。其特点是：数据传送是一位一位进行传送的，最少只需一根传输线即可完成，成本低但速度慢。计算机与外界的数据传送大多数是串行的，其传送的距离可以从几m到几千km。下图 两种通信方式连接 并行数据传送是指数据的各位同时进行传送的通信方式。其特点是：各数据位同时传送，传送速度快、效率高。但并行数据传送有多少数据位就需多少根数据线，因此传送成本高。并行数据传送的距离通常小于30m，在计算机内部的数据传送都是并行的。;图8-1 两种通信方式连接;一、异步串行通信的字符格式 ; ⑶ 奇偶效验位——用于对字符的传送作正确性检查，因此奇偶效验位是可选择的，共有3种可能，即奇效验、偶效验和无效验，由用户根据需要选定。 ;⑸ 位时间——一个格式位的时间宽度。 ;同步通信下图 同步通信的数据格式 同步通信中，在数据开始传送前用同步字符来指示（常约定1～2个），并由时钟来实现发送端和接收端同步，即检测到规定的同步字符后，下面就连续按顺序传送数据，直到通信告一段落。同步传送时，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，其数据格式如图8-3所示。 同步字符的插入可以是单同步字符方式或双同步字符方式，如图8-3所示，然后是连续的数据块。同步字符可以由用户约定，当然也可以采用ASCII码中规定的SYN代码，即16H。按同步方式通信时，先发送同步字符，接收方检测到同步字符后，即准备接收数据。;图8-3 同步通信的数据格式;三、串行通信的数据通路形式 ;2、半双工（Half-duplex）形式 半双工形式的数据传送也是双向的，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，如上图所示。;四、异步串行通信的信号形式 ;;; 五、波特率和接收/发送时钟;（二）接收/发送时钟 在串行通信过程中二进制数字系列以数字信号波形的形式出现，不论接收还是发送，都必须有时钟信号对传送的数据进行定位。接收/发送时钟就是用来控制通信设备接收/发送字符数据速度的，该时钟信号通常由微机内部时钟电路产生。 在接收数据时，接收器在接收时钟的上升沿对接收数据采样，进行数据位检测；在发送数据时，发送器在发送时钟的下降沿将移位寄存器的数据串行移位输出。如下图所示。 接收/发送时钟频率与波特率有如下关系： 收/发时钟频率 = n×收/发波特率 收/发波特率 其中频率系数n=1, 16, 64。 对于同步传送方式，必须取n=l，即接收/发送时钟的频率等于收/发波特率。对于异步传送方式, n=1，16，64，即可以选择的接收/发送时钟频率是波特率的1，16或64倍。因此，可由要求的传送波特率及所选择的倍数n来确定接收/发送时钟的频率。;（a）接收时钟 （b）发送时钟 图8-7 接收/发送时钟;（三）允许的波特率误差;接收时的串-并转换 ;（二）串行通信协议; 3．奇偶校验位 数据位发送完之后，便可以发送奇偶校验位。奇偶校验用于有限差错检测，通信双方应约定一致的奇偶校验方式。如果选择偶校验，那么组成数据位和奇偶位的逻辑“1”的个数必须是偶数；如果选择奇校验，那么逻辑“1”的个数必须是奇数。 ; 5. 波特率设置 通信线上传送的所有位信号都保持一致的信号持续时间，每一位的宽度都由数据传送速率确定，而传送速率是以每秒多少个二进制位来度量的，这个速率叫波特率。如果数据以每秒300个二进制位在通信线上传送，那么这个传送速率为300bps。 6. 软件挂钩（握手）信号约定 ;七、RS-232C总线标准 标准异步串行通信接口有以下几类: ① RS-232C，RS-232E； ② RS-449（RS-422, RS-423和RS-485）； ③ 20mA电流环； ④ USB通用接口。 所谓标准接口，就是明确定义若干信号线，使接口电路标准化、通用化，借助串行通信标准接口，不同类型的数据通信设备可以很容易实现它们之间的串行通信连接。;RS-232C标准中的许多信号是为通信业务联系或信息控制而定义的，在计算机串行通信中主要使用如下信