第7章__单片机的串行通信.ppt

7.1 数据通信 在实际工作中，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之间也往往要交换信息，所有这些信息交换均可称为通信。 通信方式有两种，即并行通信和串行通信。 通常根据信息传送的距离决定采用哪种通信方式。 例如，在IBM-PC机与外部设备（如打印机等）通信时，如果距离小于30m，可采用并行通信方式；当距离大于30m时，则要采用串行通信方式。89C51单片机具有并行和串行二种基本通信方式。 7.1串行通信基础 计算机与外部设备或计算机与计算机之间的数据交换称为通信。通信分为并行通信与串行通信两种基本方式。 并行通信：将数据的各位用多条数据线同时进行传送， 　外加地址线和通信控制线。优点是传输速率高，缺点是 　长距离传输成本高，可靠性差，只适用于近距离传输。 串行通信：将数据分成1位1位的形式在一条传输线上逐 个地传送。优点是传输线少，长距离传送时成本低，缺 点是传输速率低。 7.1.1 串行通信基础 (a) 并行通信方式 (b) 串行通信方式 　　　图7.1 并行和串行通信方式 7.1.2串行通信的种类 根据数据传输方式的不同，可将串行通信分为同步 通信和异步通信。 1 同步通信 同步通信是一种数据连续传输的串行通信方式，通信时发送方把需要发送的多个字节数据和校验信息连接起来，组成数据块。 发送时，发送方只需在数据块前插入1～2个特殊的同步字符，然后按特定速率逐位输出(发送)数据块内的各位数据。 接收方在接收到特定的同步字符后，也按相同速率接收数据块内的各位数据。 1 同步通信SYNC（Synchronous Data Communication） 在这种通信方式中，数据块内的各位数据之间没有间 隔，传输效率高； 发送、接收双方必须保持同步(使用同一时钟信号)， 且数据块长度越大，对同步要求就越高。 同步通信设备复杂，成本高，一般只用在高速数字通 　信系统中。 2 异步通信 异步通信是以字符帧为单位进行传输。 每帧数据由4部分组成：起始位(占1位)、数据位(占 ５～８位)、奇偶校验位(占１位，也可以没有校验 位)、停止位(占1或2位)。 图7.2中给出的是8位数据位、1位奇偶校验位和1位 停止位，加上1位起始位，共11位组成一个传输帧。 　　　　图7.2 异步通信字符帧格式 发送方：传送时先输出起始位“０”作为联络信号，接下来的是数据位和奇偶校验位，停止位“1”表示一个字符的结束。其中，数据的低位在前，高位在后。字符之间允许有不定长度的空闲位。 接收方：传送开始后，接收设备不断检测传输线的电平状态，当收到一系列的“1”(空闲位或停止位)之后，检测到一个“０”，说明起始位出现，就开始接收所规定的数据位和奇偶校验位以及停止位。 异步通信的特点：所需传输线少，设备开销较小，在单片机控制系统中得到广泛的应用。但每个字符要附加2～3位用于起止位，各帧之间还有间隔，因此传输效率不高。 7.1.3串行通信数据传输方向 根据串行通信数据传输的方向，可将串行通信系统传输方式分为：单工方式、半双工方式和全双工方式，如图7.3所示。 图7.3 数据传输方式 7.1.3串行通信数据传输方向 1) 单工：数据传输仅能从发送设备传输到接收设备。 2) 半双工：两个串行通信设备之间只有一条数据线， 数据传输可以沿两个方向，但需要分时进行。 3) 全双工：是指两个串行通信设备之间可以同时进行 接收和发送。 3种方式中，全双工方式的效率最高； 半双工方式配置和编程相对灵活，传输成本较低 ； 串行通信设备常选用半双工方式。 图7-4 串行通信中的数据传送方式 波特率（Baud rate） 串行通信的速率用波特率来表示，所谓波特率就是指一秒钟传送数据位的个数。每秒钟传送一个数据位就是1波特。即：1波特＝1bps（位/秒） 。 在串行通信中，数据位的发送和接收分别由发送时钟脉冲和接收时钟脉冲进行定时控制。时钟频率高，则波特率高，通信速度就快；反之，时钟频率低，波特率就低，通信速度就慢。 如每秒传送240个字符，而每个字符格式包含10位,这时的波特率为10位(bit)×240个/s = 2400 bit/s。 在异步串行通信中，接收方和发送方应使用相同的波特率，才能成功传送数据。 异步通信的传送速率在50b/s--19200b/s之间，常用于计算机到终端机和打印机之间的通信、直通电报以及无线电通信的数据发送等。 7.1.4串行通信的过程及通信协议 1、串←→并转换与设备同步 两个通信设备在串行线路上成功地实现通信必须解决两个问题： 一是串←→并