[理学]第6章 串行接口及串行通信技术.pptVIP

第6章 串行接口及串行通信技术 6.1 串行通信基础知识 6.2 AT89C51的串行接口 6.3 AT89C51串行接口的应用与编程 习题与思考题 6.1 串行通信基础知识 一、串行通信基本概念 1.并行通信和串行通信 1）并行通信 并行通信是指构成信息的二进制字符的各位数据采用多条数据线同时传送的通信方法，如图6.1所示。 特点：传输控制简单、速度快。但距离长时传输线多，成本高。 2）串行通信 串行通信是指构成信息的二进制字符的各位数据一位一位顺序地传送的通信方式，如图6.2所示。 特点：传输控制复杂、速度慢，但传输线少，成本低。 2. 异步通信和同步通信 串行通信又分为两种基本通信方式，即异步通信和同步通信。 1） 异步通信 在异步通信中，被传送的信息通常是一个字符代码或一个字节数据，它们都以规定的相同传送格式(字符帧格式)一帧一帧地发送或接收。 字符帧格式由四部分组成：起始位，数据位，奇偶校验位和停止位，如图6.3所示。下面介绍各部分的功能。 (1) 起始位：在没有数据传送时，通信线上处于逻辑“1”状态。 (2) 数据位：在起始位之后，发送端发出(接收端接收)的是数据位，数据的位数没有严格限制，如5位、6位、7位或8位等。由低位到高位逐位传送。 (3) 奇偶校验位：数据位发送完(接收完)之后，可发送奇偶校验位，它只占帧格式的一位，用于传送数据的有限差错检测或表示数据的一种性质，是发送和接收双方预先约定好的一种检验(检错)方式。 (4) 停止位：字符帧格式的最后部分为停止位，逻辑“1”电平有效，位数可以是1位、1/2位或2位。表示一个字符帧信息的结束，也为发送下一个字符帧信息做好准备。 异步通信的特点：不要收发双方时钟严格一致，易于实现，但每个字符要附加2~3位的起止位，各帧之间还有间隔，因此传输效率不高。 2）同步通信 同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传输一帧信息。这里的信息帧和异步通信的字符帧不同，通常有若干个数据字符，如图6.4所示。其格式由同步字符、数据字符和校验字符CRC三部分组成。在同步通信中，同步字符可以采用统一的标准格式，也可以由用户约定。 同步通信时要建立发送方时钟对接收方时钟的直接控制，使数据传送完全同步。其特点是传输速率高，但硬件复杂。 3. 串行通信的制式 1）单工(Half duplex)制式 在单工方式下，通信线的A端只有发送器，B端只有接收器，信息数据只能单方向传送，即只能由A端传送到B端而不能反传。如图6.5所示。 2）半双工( Half duplex)制式 半双工方式中，通信线路两端的设备都有一个发送器和一个接收器，如图6.6所示。数据可双方向传送但不能同时传送，即A端送B端收或B端送A端收，A、B两端的发送/接收只能通过半双工通信协议切换交替工作。 3）全双工(Full duplex)制式 在全双工方式下，通信线路A、B两端都有发送器和接收器，A、B之间有两个独立通信的回路，两端数据不是交替发送和接收，而是同时发送和接收。因此通信效率比前两种要高。该方式下所需的传输线至少要有三条，一条用于发送，一条用于接收，一条用于公用信号地，如图6.7所示。 4. 信号的调制与解调 计算机的通信要求传送的是数字信号。在远程数据通信时，通常要借用现存的公用电话网。但是电话网是为300 - 3 400 Hz的音频模拟信号设计的，对二进制数据的传输是不合适的。为此在发送时需要对二进制数据进行调制，使之适合在电话网上传输。在接收时，需要进行解调以将模拟信号还原成数字信号。 1）调制器 把数字信号转换成模拟信号，然后送到通信线路上去。 2）解调器 把从通信线路上收到的模拟信号转换成数字信号。 由于通信是双向的，调制器和解调器合并在一个装置中，这就是调制解调器MODEM，如图6.8所示。由图可见，调制器和解调器是进行数据通信所需的设备，因此把它叫做数据通信设备（DCE）。通信线路是电话线，也可以是专用线。 5. 串行通信数据的校验