第8章+串口通讯实战—RS232

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1、第8章串口通讯实战—RS232接口电路与软件设计本章主要通过实际的例子讲解AT89S51单片机的RS232串行通讯接口设计。随着单片机系统的发展，其应用逐渐转向多机或联网的结构，此时，各个系统之间的数据交换成为多机并行工作的基础。串行通讯是指把二进制数据按照位顺序传递的方式，当一位传输完成后，再发送下一位，故串行通讯的最大优点就是所需的传输线非常少。鼠标，键盘甚至打印机、扫描仪、调制解调器都可以通过串行通讯与计算机相连，这种串行的数据传输方式特别适用于分布式控制系统以及远程通讯等运用之中。在嵌入式系统中经常使用的串行通讯协议有RS232、I2C、SPI、USB等等，RS232协议以其低廉的

2、成本、较高的可靠性与抗干扰能力、长距离的通讯能力，被大量地使用到工业现场、计算机设备等应用场合。本章以AT89S51单片机为基础，详细讲解单片机系统的RS232串行接口设计方法与经验技巧。本章所有的代码实例都能够在开发板上进行调试与实验。8.1串行通讯基本原理在讲解具体的RS232通讯接口设计之前，本节先介绍嵌入式系统中的串行通讯的基本原理与知识。在单片机及其计算机系统中，微处理器与外部设备的通讯方式一般有并行通讯模式与串行通讯模式两种。微处理器与内存、硬盘、光驱等外设之间的数据传递一般都采用并行通讯标准，在并行通讯中，一个数据位需要一个数据线，因此并行通讯只适合于近距离的通讯。当数据位较

3、多或者传递距离远的时候，串行通讯的优点便显示出来了：串行通讯只需要两根传输线，能够节省数据传输线，并能够保证长距离数据通讯的可靠性。串行通讯与并行通讯相比的主要缺点是传送速度比并行通讯慢，8.1.1同步通讯与异步通讯串行通讯中，按照通讯数据的同步方式，可以分为同步串行通讯与异步串行通讯。串行同步通讯通过两个通讯设备之间的共有时钟信号进行通讯的同步，而异步通讯并不需要两个通讯设备之间有共同的时钟信号，但是要求通讯双方以同样的比特速率发送数据。在常用的单片机通讯模式中，SPI属于同步串行通讯，而RS-232属于异步串行通讯。在异步串行通讯中，数据一般以字节为单位进行传送。发送端一个字节一个字节

4、地发送数据，通过传输线，接收设备一个字节一个字节地接收。发送端和接收端各有独立的时钟控制数据的发送和接收，两个时钟源是独立的，相互并不需要同步。8.1.2波特率在异步通讯中，除了要规定好传输数据的帧格式以外，还要规定好通讯的波特率。波特率是指异步通讯中数据传递的速率，是衡量数据传送速率的指标。传送速率用每秒传送数据的位数来表示，因此称为Baudrate，中文称为波特率。每秒传送一个数据位就是一波特。1波特=1bps（位/秒）在系统设计中，要根据实际通讯的需要来选择波特率，例如设计的数据传送的速率为300字节/秒，加上起始位、奇偶校验位、停止位后每帧数据长度为11位，则需要的波特率如下所示。

5、300帧/秒×11位/帧=3300位/秒=3300bps8.1.3单工、半双工与全双工通讯根据数据传送方向，可以将串行通讯分为以下3种类型。（1）单工通讯（2）半双工通讯（3）全双工通讯8.2RS-232通讯接口设计RS-232是美国电子工业协会（EIA）于1960年发布的串行通讯标准接口，至今已经成为异步串行通讯中应用最为广泛的通讯标准之一。这个标准包括了按位串行传输的电气和机械方面的规定，以及适合短距离或带调制解调器通讯场合的标准。为了提高数据传输率和通讯局里，在RS-232串行通讯标准接口的基础上，经过逐步完善和发展，EIA又公布了RS-449、RS-422、RS-423和RS-48

6、5串行总线通讯标准，这些标准都被广泛地应用到了各种工业嵌入式系统中。8.2.1RS-232通讯协议目前，RS-232已经成为PC机与通讯工业中应用最广泛的串行通讯接口之一，尽管近年来随着USB技术的成熟与发展，RS-232串口的地位将逐步被USB接口协议取代，但是在工业控制与嵌入式系统中，RS-232串行通讯以其低廉的实现价格，较长的通讯距离，优异的抗干扰能力，仍然占有十分大的应用比例。8.2.2RS-232通讯接口定义在最初的RS-232C版本中，一个完整的RS-232接口有22根线，采用标准的25芯插头座，一般接法如图所示。8.2.3RS-232接口芯片MAX232由于单片机采用的是T

7、TL电平，而接RS-232通讯的典型工作电平为+3～+12V与-3～-12V，是不能够直接和单片机进行连接的，否则有可能损害单片机，因此，要实现单片机和计算机之间的RS-232通讯，就必须采用相应的接口芯片。MAX232产品是由美国Maxim推出的一款兼容RS232标准的芯片，该器件包含2驱动器、2接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平，该器件符合TIA/EIA-232-F标准，每一个接收器将TIA