单片机原理与接口技术+11233 第12章.pptVIP

第12章 串行接口技术 ? 知识点 串行通信概念及串行通信总线标准 MCS-51单片机串行口结构和工作原理 MCS-51单片机串行口的4种工作方式 MCS-51单片机的多机通信 ? 技能点 能对单片机串口通信进行软硬件设计 ? 重点与难点 串行口控制寄存器设置 串行口波特率设置 第12章 串行接口技术 12.1串行通信基础 12.2串行通信总线标准及其接口 12.3MCS-51单片机与PC机的通信 12.4多机通信 12.1串行通信基础 通信是指微型计算机系统内部部件之间、微型计算机与外部设备之间、微型计算机与微型计算机之间的数据传送。通信的基本方式有两种。 1.并行通信 所传数据字符所有位同时发送和接收，传送数据有多少位就需要多少条传输线，并行通信具有速度快，效率高的优点，但由于需要传输线多，造成传输成本高，通常只用在近距离的数据传输中，例如集成电路内部、微型计算机系统内部部件之间的数据传送。 2.串行通信 所传数据各位按顺序一位一位传送和接收，只需要一对传输线即可完成。串行通信能节约传输线，适合传输距离较远的场合，缺点是传送速度比并行通信要慢。微型计算机与外部设备之间、微型计算机与微型计算机之间的数据传送大多采用串行通信。 12.1 串行通信基础 MCS-51单片机与外部设备的串行通信是通过集成在芯片内部的串行口完成的，这个口即可用于网路通信，也可实现串行异步通信，还可以作为同步移位寄存器使用。随着单片机技术的日益高新化，单片机的应用已从单机转向多机或联网，串行接口为机器和外设之间和机器之间提供必须的数据交换通道。 串行通信按串行数据的同步方式可以分为同步通信和异步通信两类。同步通信是按照软件识别同步字符来实现数据的发送和接收;异步通信是一种利用字符的再同步技术的通信方式。 异步方式：在异步通信中，数据通常以字符为单位组成字符帧传送。字符帧由发送端一帧一帧的发送，通过传输线为接收设备一帧一帧地接收。发送端和接收端可以有各自的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟源彼此独立，互不同步。 在异步通信中，收发双方必须有两项规定，即字符帧格式和数据传送速率，字符帧也叫数据帧，由起始位“0”电平，数据位，奇偶校验位，停止位“1”电平等组成。但不需要数据流的连续性。两个领近字符之间可以无空闲位，也可以有若干空闲位。 同步方式：在异步通信中，每个字符要用起始位和停止位作为字符开始和结束的标志，占用了时间;所以在数据块传送时，为了提高速度，常去掉这些标志，采用同步传送。由于数据块传递开始要用同步字符来指示，同时要求由时钟来实现发送端与接收端之间的同步，故硬件比较复杂，应用较少。 串行通信依据数据传输方向及时间关系可分为：单工、半双工和全双工。 在数据通信、计算机网络以及分布式工业控制系统中，经常采用串行通信来交换数据和信息。目前，有RS-232，RS-485，RS-422几种接口标准用于串行通信。RS232串行通信总线标准是个人计算机上的通讯接口之一，由美国电子工业协会电子工业协会（Electronic Industries Association，EIA）公布，该标准定义了数据终端设备（DTE）和数据通信设备（DCE）间按位串行传输的接口信息，合理安排了接口的电气信号和机械要求，在世界范围内得到了广泛的应用。 RS-232串口标准是在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式，即单端通讯。其收发端的数据信号都是相对于地信号的。所以其共模抑制能力差，再加上双绞线的分布电容，其传输距离最大约为15M，最高速率为20Kbps，且其只能支持点对点通信。通常 RS-232 接口以9个引脚（DB-9）或是25个引脚（DB-25）的型态出现，一般个人计算机上会有两组 RS-232 接口，分别称为COM1和COM2。 RS232是电压型总线标准，电平逻辑为负逻辑，其中 带负载时：逻辑1：-5V～-12V 逻辑0：+5V～+12V 不带负载时：输出电平：-25V～+25V 输入电平：-25V～+25V RS-232串行信息格式如图12-1： RS-485/422采用平衡发送和差分接收方式实现通信：发送端将串行口的TTL电平信号转换成差分信号A、B两路输出，经过线缆传输之后在接收端将差分信号还原成TTL电平信号。RS-485/422最大的通信距离约为1219M，最大传输速率为10Mb/S，传输速率与传输距离成反比，在100Kb/S的传输速率下，才可以达到最大的通信距离，如果需传输更长的距离，需要加485中继器。