单片机原理及应用技术项目化项目5单片机的串口通信设计.ppt

　　【项目导入】　　由项目1可知，单片机的I/O端口中有一个可编程、全双工的串行口，它就是单片机与外界进行交换信息的端口，本项目将学习单片机串行通信的相关知识和串口的结构及应用。 　　【项目目标】　　1. 知识目标　　(1) 了解单片机串行通信的一些概念；　　(2) 掌握单片机串行口的结构和工作原理；　　(3) 理解单片机串行口的工作方式；　　(4) 掌握串行通信的硬件设计。 　　2. 能力目标　　(1) 能根据系统的功能要求，对串口进行设置； 　　(2) 能根据功能模块要求，对串口通信进行设计；　　(3) 学会串行口的初始化编程。 　　　　　5.1 项 目 描 述　　单片机与外界进行信息的交换必然要用到通信协议，比如单片机与单片机的通信、单片机与PC的通信等。本项目通过设计一个由甲单片机(简称甲机)通过串口通信去控制乙单片机(简称乙机)LED灯的闪烁，来让大家熟悉并掌握单片机的通信设计。 　　　　　　5.2 项目目的与要求　　本项目的设计目的是通过甲单片机的端口控制乙单片机I/O端口LED灯的闪烁。具体要求：通过按下甲单片机的开关次数来完成发送控制命令字符，乙单片机根据接收来自甲机传送的信息来完成LED1闪烁、LED2闪烁、双闪烁或停止闪烁等。 　　在实施项目过程中，要掌握以下基本知识点：　　(1) 串行通信的基本概念和工作原理；　　(2) 单片机的串行口结构；　　(3) 串口寄存器的功能及串口的工作方式；　　(4) 串口通信的应用。 　　　　5.3 项目支撑知识链接5.3.1 串行通信　　1．概述　　在实际应用中，计算机与外部设备之间，计算机与计算机之间常常要进行信息交换，所有这些信息的交换均称为“通信”。通信的基本方式分为并行通信和串行通信两种。并行通信是构成数据信息的各位同时进行传送的通信方式，例如8位数据或16位数据并行传送。 　　图5-1(a)为并行通信方式的示意图，其特点是传输速度快，缺点是需要多条传输线，当距离较远、位数又多时，通信线路复杂且成本高。串行通信是数据一位接一位地顺序传送。图5-1(b)为串行通信方式的示意图。其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现通信(如电话线)，从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信，缺点是传送速度慢。 图5-1 通信的两种基本方式 　　由图5-1可知，假设并行传送N位数据所需时间为T，那么串行传送的时间至少为NT，实际上总是大于NT。在串行通信中一个方向只有一根通信线，这根线既传输数据信息，又传输控制信息。为了加以区分，要对信息的格式进行约定。信息格式有异步信息和同步信息两种，与此对应，串行通信就分为异步通信和同步通信两种方式。 　　1) 异步通信方式　　异步通信方式是一种常用的通信方式，以帧为发送单位。帧由四个部分组成：起始位、数据位、奇偶校验位、停止位。起始位占1位，数据位占5～8位，奇偶校验位占1位(也可以没有奇偶校验位)，停止位占1或2位，如图5-2所示。图5-2中给出的是有8位数据位的帧格式，帧中有1位起始位、8位数据位、1位奇偶校验位、1位停止位，共11位。 　　其中，起始位标识数据发送开始，接下来是数据位和奇偶校验位，停止位标识数据发送结束。数据传送的基本过程是：传送开始后，接收设备不断检测传输线，若在接收到一系列的“1”之后，检测到一个“0”，说明接到一个帧的起始位，接着接收数据位和奇偶校验位，当接收到停止位时，说明帧传送结束。将数据位拼成一个字节，进行奇偶校验，验证无误后表明正确收到一个字符。 图5-2 异步通信原理示意图 　　由上述过程可见，异步通信是按字符传输的。异步通信的特点是不需要传送同步脉冲，字符帧长度也不受限制，故硬件结构比同步通信方式简单；但因此种传送方式中包含有起始位和停止位，故而降低了有效数据的传输速率。　　2) 同步通信方式　　同步通信是一种比特同步的通信方式，要求发收双方具有同频同相的同步时钟信号，用同步起始位作为发送或接收数据的开始，如图5-3所示。 图5-3 同步通信示意图 　　图5-3中给出的是同步通信方式的一帧数据。数据传送的基本过程为：发送方先发送一个或两个特殊字符，该字符称为同步字符，当发送方和接收方达到同步后，就一个接一个地发送一大块数据。　　使用同步通信方式可以实现高速度、大容量的数据传送，其缺点是要求发送时钟和接收时钟保持严格同步。故发送时钟除应和发送比特率保持一致外，还应把它同时传送到接收端。 　　2．串行通信方式与波特率　　1) 串行通信方式　　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)三种方式。图5-4为三种方