第11章串行通信技术.pptVIP

第11章 串行通信技术 学习目标 ： 1．了解数据通信的有关概念、传输方式、串行通信的两种格式与三种制式。 2．了解单片微机之间的串行通信原理与过程。 3．了解PC机与单片机之间的串行通信，掌握RS-232C接口总线与RS-485接口总线的电气特性与转换接口电路。 本章主要内容 引言 引言 随着现代化工业生产规模的不断扩大，对生产过程的控制和管理也日趋复杂。因此，现代的微机控制系统通常是一种由多台微机分散配置在各处而构成的工业测量与控制网络。 那么，单片微机之间，单片微机与PC机之间是如何完成信息传递与控制管理的呢？还是让我们先来了解一下有关数据通信的基本知识吧。 11.1 数据通信概述 11.1.1 数据通信概念 在微机控制系统中，数据通信的范围相当广泛，从数据在计算机系统内部的传送和计算机与外部设备间的传送，一直到计算机网络之间的数据传送都称为数据通信。数据通信的实质是以计算机为中心，通过某些通信线路与设备，对二进制编码的字母、数字、符号以及数字化的声音、图象信息进行的传输、交换和处理。 由于计算机的信息是以字节(8位)或字(1个或几个字节)为单位进行处理，所以以字或字节为传输单位比较合适。数据通信的基本传输方式有并行通信和串行通信两种。 1．并行通信 并行通信是指所传送数据的各位同时发送或接收。数据有多少位，就要多少根传输线。 这种传输方式的特点是传输速度快，但传输线数量多，成本高，适合近距离传输。例如计算机内部的单片机与存储器之间、计算机与某些外设如打印机之间的数据传送就属于并行通信方式。 2．串行通信 串行通信是指所传送数据的各位按顺序一位一位地发送或接收。 它的特点是只需一对传输线，甚至可以利用电话线作为传输线，这样就大大降低了传输成本，特别适用于远距离通信，其缺点是传输速度较慢。 通常说的微机控制系统的数据通信，主要是指计算机与计算机之间的远距离通信，因而串行通信已成为微机控制系统的主要通信方式。 11.1.2 串行通信格式 当两个设备进行串行通信时，以什么传输格式来保证接收端能接收到正确的字符呢？按数据传输的同步与否，串行通信有同步通信和异步通信两种格式。 1．同步通信 同步串行通信是一种连续传送数据块的方式。它以两个同步字符开头，使收发双方取得同步，后面是连续的数据块，数据块后面再加上检验字符。若传送的数据没有准备好则以同步字符来填充，直到数据准备好。同步通信由于字符间无间隙，传送速度相对较高，可以实现高速度、大容量的数据传送。 2．异步通信 异步串行通信为数据不是连续传送，而是一个字符一个字符地顺序按帧传送，字符格式如图11-1所示。开头一个起始位“0”，接着是5?~?8位数据位，且规定低位在前、高位在后，然后是一个奇偶校验位，最后加上一个停止位“1”表示字符的结束。若数据没有准备好则以空闲字符“1”来填充，直到数据准备好形成下一帧。 在异步传送时，同步时钟脉冲并不传送到接收端，即双方各用自己的时钟源来控制发送与接收，接收端完全靠每一帧的起始位与停止位来识别字符的传送进程。 异步通信在技术上较为容易实现，因此得到了广泛的应用。 串行接口电路芯片的种类很多，如通用异步接收器／发送器UART能够完成异步通信的硬件电路，USRT能够完成同步通信的硬件电路，USART是既能异步又能同步通信的硬件电路。 3．波特率 波特率是串行通信中的一个重要的指标。它定义为每秒钟传送二进制数码的位数，单位是比特每秒（bit/s或bps、b/s）或兆波特每秒（Mb/s）表示。 在异步通信中，波特率为每秒传送的字符数与每个字符位数的乘积。例如，如果每秒传送的速率为120字符／秒，而每个字符包含10位(1个起始位、7个数据位、l位奇偶校验。l位停止位)，则波特率为： 120字符／秒?10位／字符 =1200位/秒(b/s) 现在异步通信的波特率可达100Mb/s，当采用光纤作为传输介质时，传输波特率更高。 11.1.3 串行通信制式 在串行通信中，数据是在两个站之间传送的。按照数据传送方向，串行通信可分为单工、半双工和全双工三种制式，如图11-2所示。 1．单工制式 在单工制式下，通信线的一端接发送器，另一端接接收器，它们形成单向联接，只允许数据按照一个固定的方向传送。如图11-2(a)所示，数据只能由甲站传送到乙站。 2．半双工制式 在半双工制式下，系统中的两个站都由一个发送器和一个接收器组成，通过收发开关接到一根通信线上，如图11-2(b)所示