第5章单片机串行通信接口技术.pptVIP

第 5 章　单片机串行通信接口技术 5.1 串行通信总线标准及接口技术5.1.1 串行通信标准　　数据通信方法有两种，即并行通信与串行通信。并行通信是将数据字节的各位用多条数据线同时进行传送；串行通信是将数据字节分成一位一位的形式在一条传输线上逐个地传送，串行通信传输线少，长距离传送时成本低，且可以利用电话网等现成的设备，但数据的传送控制比并行通信复杂。 　　根据发送与接收设备中时钟的配置情况，串行通信可以分为异步通信和同步通信。　　根据数据传输的方向及时间关系，串行通信可分为单工、半双工和全双工。单工是指数据传输仅能沿一个方向，不能实现反向传输；半双工是指数据传输可以沿两个方向，但需要分时进行；全双工是指数据可以同时进行双向传输。全双工传送方式要求两端的通信设备都具有完整和独立的发送接收能力。 　　通信双方要传递相互理解的信息，就需要有共同的“语言”，通信设备之间的连接就需要使用相同的接口标准。所谓标准接口，就是对接口电路所使用的连接部件的尺寸、信号的名称和作用、电气参数以及时序等作出统一的规定，使接口电路通用化、标准化。　　常见异步串行通信接口的标准有：RS-232C、RS-449、RS-422A、RS-423A、RS-485。 5.1.2 RS-232C总线标准及接口电路　　1969年将其修订为RS-232C，1987年修订为EIA-232D，1991年修订为EIA-232E，1997年又修订为EIA-232F。由于修改得不多，所以人们习惯用早期的名字“RS-232C”。　　RS-232C定义了数据终端设备(DTE)与数据通信设备(DCE)之间的物理接口标准，如图5-1所示。接口标准包括机械特性、功能特性和电气特性等方面的内容。 　　1. 机械特性　　RS-232C接口规定使用25针连接器，连接器的尺寸及每个插针的排列位置都有明确的定义。在一般的应用中并不一定用到RS-232C标准的全部信号线，所以，在实际应用中常常使用9针连接器代替25针连接器。连接器引脚的定义如图5-1所示。图5-1所示为阳头定义，通常用于计算机侧，对应的阴头用于连接线侧。 图5-1 通信连接器引脚的定义 　　2. 功能特性　　RS-232C接口的主要引脚定义如表5-1所示。 　　3. 电气特性　　RS-232C采用负逻辑电平，规定DC(－15～－3 V)为逻辑1，DC(+3～+15 V)为逻辑0。－3～+3 V为过渡区，不作定义。　　注意：RS-232C的逻辑电平与通常的TTL和MOS电平不兼容，为了实现TTL或MOS电路的连接，要外加电平转换电路。　　RS-232C发送方和接收方之间的信号线采用多芯信号线，要求多芯信号线的总负载电容不能超过250 pF。通常RS-232C的传输距离为几十米，传输速率小于20 kb/s。 　　4. 过程特性　　过程特性规定了信号之间的时序关系，以便正确地接收和发送数据。如果通信双方均具备RS-232C接口，则二者可以直接连接，不必考虑电平转换问题。但是对于单片机与计算机通过RS-232C的连接，则必须考虑电平转换问题，因为80C51系列单片机的串行口不是标准RS-232C接口。　　远程通信时，RS-232C总线连接如图5-2所示。 图5-3 近程RS-232C通信连接方式 　　5. ?RS-232C电平与TTL电平转换驱动电路　　如上所述，80C51单片机的串行接口与PC机的RS-232C接口不能直接对接，必须进行电平转换，常见的TTL到RS-232C的电平转换器有MC1488、MC1489和MAX232等芯片。 　　近来一些系统中愈来愈多地采用具有自升压电平转换功能的MAX232。MAX232芯片是MAXIM公司生产的，包含两路接收器和驱动器的IC芯片，且仅需要单一电源?+5 V，内置的电子泵电压转换器将?+5?V转换成RS-232C所需的输出电平±9?V。该芯片与TTL/CMOS电平兼容，片内有2个发送器、2个接收器，使用比较方便。MAX232芯片的引脚如图5-4所示。 图5-4 MAX232 芯片的引脚及结构图 　　MAX232芯片内部有两路电平转换电路。实际应用中，可以从两路发送接收器中任选一路作为接口，但要注意其发送和接收的引脚必须对应。引脚T1in或T2in可以直接接TTL/CMOS电平的单片机的串行发送端TXD；R1out或R2out可以直接接TTL/CMOS电平的单片机的串行接收端RXD；T1out或T2out可以直接接PC的RS-232C串行口的接收端RXD；R1in或R2in可以直接接PC的RS-232C串行口的发送端TXD，见图5-5。 图5-5 PC机、单片机与MAX232的连接图 　　6. 采用RS-232C接