单片机串行数据传输技术在工业数据监测中的应用

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1、单片机串行数据传输技术在工业数据监测中的应用串行通信基础知识2.1通信基础从广义上来说，通信就是信息的传递或交换，一台计算机与另一台计算机之间的信息交换传递，计算机与外部设备之间的信息交换等都是通信的一种[1]。数据通信的方式主要有并行数据通信和串行数据通信（本设计主要研究的是串行数据通信）。通常情况下，都是由信息传送的距离远近来选择其通信方式的，短距离的数据通信一般采用并行的方式，最常见的例子是计算机和外部设备之间的通信，如打印机，CPU、存储器模块和设备控制器之间的通信。而一般当通信距离大于30米的时候就要采

2、用串行通信了，如公用电话系统、互联网。MCS-51系列单片机是具有串行和并行二种基本通信方式的[2]。并行通信是指数据的各个位同时传送，可以以字或字节为单位并行进行，同时在两个设备之间传输。发送设备将这些数据位通过对应的数据线传送给接收设备，还可附加一位数据校验位。接收设备可同时接收到这些数据，不需要做任何变换就可直接使用。并行通信的主要优点是速度快，但应用到长距离的连接时就无优点可言了。首先，在长距离上使用多条线路要比使用一条线路昂贵。另外一个问题涉及到比特传输所需要的时间。短距离时，多个信道上同时传输的比特几

3、乎总是能够同时收到。但长距离时，由于分布参数的影响，传输波形会变差，从而影响数据传输的可靠性。并行通信方式连接如图2-1[2]。串行通信使用一对数据信号线，数据在一对数据信号线上一位一位顺序传输，每一位数据都占据一个固定的时间长度[2]。其优点是串行通信的收、发双方只需要有一条传输信道（一对传送线），比较便宜又易于实现，而且用在长距离连接中也比并行通信更加可靠。其缺点是每次只能传输一个比特位，所以传输速度比较慢。串行通信方式连接如图2-2[2]。　　　　　图2-1　并行通信方式连接图　　　　　　　　　　图2-2　

4、串行通信方式连接图362.1串行通信的基本通信方式串行通信的数据是逐位传送的，发送方发送的每一位都具有因定的时间间隔，这就要求接收方也要按照发送方同样的时间间隔来接收每一位。不仅如此，接收方还要确定一个信息组的开始和结束。为此，串行通信对传送数据的格式作了严格的规定。不同的串行通信方式具有不同的数据格式[1]。下面简单介绍一下常用的两种基本串行通信方式：同步通信和异步通信及其数据格式。（1）同步通信所谓同步通信是指在约定的通信速率下，发送端和接收端的时钟信号频率始终保持一致（同步）的通信，这就保证了通信双方在发送

5、和接收数据时具有完全一致的定时关系[1]。同步通信把许多字符组成一个信息组，或称为信息帧，每帧的开始用同步字符来指示。由于发送和接收的双方采用同一时钟，所以在传送数据的同时还要传送时钟信号，以便接收方可以用时钟信号来确定每个信息位。同步通信要求在传输线路上始终保持连续的字符位流，若计算机没有数据传输，则线路上要用专用的“空闲”字符或同步字符填充。同步通信传送信息的位数几乎不受限制，通常一次通信传的数据有几十到几千个字节，通信效率较高。但它要求在通信中保持精确的同步时钟，所以其发送器和接收器比较复杂，成本也较高，一

6、般用于传送速率要求较高的场合。用于同步通信的数据格式有许多种，下面主要介绍的是单同步字符格式和双同步字符格式（其数据格式如下图）。在数据开始传送前，用同步字符（单或双）来表示，检测到规定的同步字符（可以是用户约定或者采用ASCⅡ码中规定的SYN代码）后，就按顺序来传送数据，直到此段数据传送完。此过程中时钟信号也要同时传送。同步通信的优点是可以提高传送速率（达56kb/s或更高），但硬件比较复杂。图2-3　同步通信数据格式（2）异步通信异步通信是指通信中两个字符之间的时间间隔是不固定的一种串行通信方式，而在一个字符

7、内各位的时间间隔是固定的。数据是一帧一帧（包含一个字符代码或一个字节数据）传送的，其传送一帧的数据格式如下：36图2-4　异步通信数据格式从图中可以看出，在帧格式中，字符由起始位(startbit)、数据位(databit)、奇偶校验位(parity)和停止位(stopbit)组成。起始位表示一个字符的开始，停止位则表示一个字符的结束。这种用起始位开始，停止位结束所构成的一串信息称为帧(frame)（注意：异步通信中的“帧”与同步通信中“帧”是不同的，异步通信中的“帧”只包含一个字符，而同步通信中“帧”可包含几十

8、个到上千个字符）。在传送一个字符时，由一位的低电平起始位开始，起始位还被用作同步接收端的时钟信号，以保证以后的接收能正确进行。接着传送数据位，它可以是5位（D0-D4）、6位、7位或8位（D0-D7），在传输时，按低位在前，高位在后的顺序传送。奇偶校验位用于检验数据的传送是否正确，也可以没有，可由程序来指定。最后传送的是高电平的停止位，停止位可以是1位、1.5位或2位。停