单片机原理及应用 教学课件 作者 谢辉 主编 黄滔 李焱 副主编第5单元P89C5x单片机串行口及应用.ppt

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1、第5单元P89C5x单片机串行口及应用应知应会要求：了解串行通信的基本方式、传送方式，掌握RS-232C总线标准。掌握单片机的串行口结构及串行通信控制寄存器的使用方法。掌握单片机的串行口的4种工作方式及各方式的应用。本章内容：5.1串行通信基础单片机通信是指单片机与外部设备或者单片机与单片机之间的信息交换。通信有并行和串行两种方式。并行通信方式是数据的各位同时传送，有多少位数据就需要同样数量的传输线，如图5-1所示。并行通信的速度快，传输线多，成本高，适合近距离的场合。串行通信是指把数据字节分解成为单个的二进制位，将这些二进制位在一条传输线

2、上逐位地传送的通信方式，如图5-2所示。串行通信时，数据发送设备需要先将数据代码由并行代码转换成串行形式，然后一位一位地逐个放在传输线上进行传送；数据接收设备将接收到的串行位形式的数据转换为并行形式进行存储或处理，串行通信必须采取一定的方法进行数据传送的起始及停止控制。串行通信传送控制较复杂、通信速度慢，但传输线少，控制方便、通信可靠性较高，因此在距离较远的设备之间的通信通常采用串行通信方式。5.1.1串行通信的基本方式串行通信的数据信息和控制信息都要在一根线上进行传送。为了对数据和控制信息进行区分，收发双方要事先约定共同遵守的通信协议。通

3、信协议约定内容包括：同步方式、数据格式、传输速率和校验方式等。按照串行数据的时钟控制方式，串行通信通常分为异步通信和同步通信。1.异步通信（AsynchronousCommunication）在异步通信中，数据通常是以字符为单位组成字符帧传送的。字符帧由发送端一帧一帧地发送，每一帧数据均是低位在前，高位在后，通过传输线被接收端一帧一帧地接收。发送端和接收端可以由各自独立的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟彼此独立，互不同步。异步通信的方式如图5-3所示。图5-3异步通信的方式异步通信的特点是不要求收发双方时钟的严格一致，实现容易，设备开

4、销较小，但每个字符要附加2～3位用于起止位，各帧之间还有间隔，因此传输效率不高。在异步通信中，接收端是依靠字符帧格式来判断发送端是何时开始发送以及何时结束发送的。字符帧格式是异步通信的一个重要指标。（1）字符帧（CharacterFrame）字符帧也叫数据帧，由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位等4部分组成，如图5-4所示。1）起始位：位于字符帧开头，只占一位，为逻辑0低电平，用于向接收设备表示发送端开始发送一帧信息。2）数据位：紧跟起始位之后，用户根据情况可取5位、6位、7位或8位，低位在前，高位在后。3）奇偶校验位：位于数据位之后，仅占

5、一位，用来表征串行通信中采用奇校验还是偶校验，由用户决定。4）停止位：位于字符帧最后，为逻辑1高电平。通常可取1位、1.5位或2位，用于向接收端表示一帧字符信息已经发送完，也为发送下一帧做准备。（a）无空闲位字符帧（b）有空闲位字符帧图5-4异步通信的字符帧格式（2）波特率（BaudRate）波特率为每秒钟传送二进制数码的位数，也叫比特数，单位为bit/s，即位/秒。波特率用于表征数据传输的速度，波特率越高，数据传输速度越快。波特率和字符的实际传输速率不同，字符的实际传输速率是每秒内所传字符帧的帧数，和字符帧格式有关。串行异步通信的优点是

6、不需要传送同步时钟，字符帧长度不受限制，设备比较简单。缺点是字符帧中因包含起始位和停止位而降低了有效数据的传输速率。2.同步通信（SynchronousCommunication）在同步通信中，通信时发送和接收双方建立时钟直接控制，使双方达到完全同步。它是采用串行传送数据的通信方式，一次通信只传输一帧信息。同步通信的方式如图5-5所示。（a）外同步（b）自同步图5-5同步通信示意图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，这种帧有单同步字符帧结构和双同步字符帧两种结构，它们均由同步字符、数据字符和校验字符CRC三部分组成，它

7、的字符帧格式如图5-6所示。（a）单同步字符帧格式；（b）双同步字符帧格式图5-6串行同步通信的字符帧格式发送和接收方可通过以下两种方法来实现同步：（1）外同步在发送方和接收方之间提供单独的时钟线路，发送方在每个比特周期都向接收方发送一个同步脉冲。接收方根据这些同步脉冲来完成接收过程。由于长距离传输时，同步信号会发生失真，所以外同步方法仅适用于短距离的传输。（2）自同步利用特殊的编码（如曼彻斯特编码），让数据信号携带时钟（同步）信号。同步通信是以同步字符或特定的位组合“01111110”作为帧的开始，所传输的一帧数据可以是任意位，因

8、此传输的效率较高。缺点是要求发送时钟和接收时钟必须保持严格同步，因此实现的硬件设备比异步通信复杂。5.1.2串行信号的传送方式1.串行通信的制式串行通信中数据是在两个站之间进行