第9章 串行接口及串行通信技术

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1、第9章串行接口及串行通信技术9.1串行通信基础知识9.2AT89C51的串行接口9.3AT89C51串行接口的应用与编程9.4PC机与单片机间的串行通信习题与思考题9.1串行通信基础知识9.1.1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同时传送的通信方法，如图9-1所示。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9-2所示。图9-1并行通信示意图图9-2串行通信示意图9.1.2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

2、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9-3所示。下面介绍各部分的功能。图9-3异步通信帧格式(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

3、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。2．同步通信串行通信中，发送设备和接收设备是相互独立、互不同步的，即接收端不知道发送端何时发送数据或发送的两组数据之间间隔多长时间，那么发送和接收之间靠什么信息协调从而同步工作呢？在异步通信中，是靠传送数据每个字符帧的起始位和停止位来协调同步的，即当接收端检

4、测到传送线上出现“0”电平时，表示发送端己开始发送，而接收端也开始接收数据，两端协调同步工作，当接收端检测到停止位“1”时，表示一帧数据已发送和接收完毕。图9-4表示同步通信的数据传送格式。同步字符数据字符1数据字符2…数据字符n-1数据字符n校验字符校验字符图9-4同步通信数据传送格式3．波特率在串行通信中，发送设备和接收设备之间除了采用相同的字符帧格式(异步通信)或相同的同步字符(同步通信)来协调同步工作外，两者之间发送数据的速度和接收数据的速度也必须相同，这样才能保证被传送数据的成功传送。波特率是串行通信的重要指标

5、，对数据的成功传送至关重要。9.1.3串行通信的制式1．单工(Halfduplex)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9-5所示。图9-5单工方式2．半双工(Halfduplex)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9-6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。图9-6半双工方式3．全双工(Fullduplex)制式在全

6、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9-7所示。图9-7全双工方式9.1.4串行通信数据的校验1．奇偶校验奇偶校验的特点是按字符校验，即在数据发送时，在每一个字符的最高位之后都附加一个奇偶校验位“1”或“0”，使被传送字符(包括奇偶校验位)中含“1”的位数都为偶数(偶校验)或都为奇数(奇校验)。2．和校验和校验是针对数

7、据块的校验。发送端在发送数据块时，对块中的数据算术求和，然后将产生的单字节的算术和作为校验字符(和校验)附加到位数据块的结尾传给接收端。3.循环冗余码校验(CRC)CRC检验是对一个数据块校验一次，它被广泛地应用于同步串行通信方式中，例如对磁盘信息的读/写，对ROM或RAM存储区的完整性的校验等。9.2AT89C51的串行接口9.2.1串行接口的结构及功能AT89C51串行口的结构框图如图9-8所示，主要由发送器、接收器和串行控制寄存器组成。图9-8AT89C51串行口结构框图1．发送器和接收器发送器主要由发送缓冲寄存器

8、SBUF和发送控制器组成。接收器主要由接收缓冲寄存器SBUF，接收移位寄存器和接收控制器组成。2．串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCON用于设置串行口的工作方式、监视串行口工作状态、发送与接收的状态控制等。它是一个既可字节寻址又可位寻址的特殊功能寄存器。其格式如图9-9所示。图9-9控制寄存器SCON的格式SCON