单片机 串行通信接口ppt课件.ppt

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1、4.3串行通信接口4.3.1串行通信的基本知识1.并行通信与串行通信在实际应用中,不但计算机与外部设备之间常常要进行信息交换,而且计算机之间也需要交换信息,所有这些信息的交换均称为“通信”。通信的基本方式分为并行通信和串行通信两种。并行通信是构成1组数据的各位同时进行传送，例如8位数据或16位数据并行传送。其特点是传输速度快,但当距离较远、位数又多时导致了通信线路复杂且成本高。串行通信是数据一位接一位地顺序传送。其特点是通信线路简单,只要一对传输线就可以实现通信(如电话线)，从而大大地降低了成本,特别适用于远距离通信。缺点是传送速度慢。图4―10为以上两种通信方式的示意图。由

2、图4―10可知,假设并行传送N位数据所需时间为T,那么串行传送的时间至少为NT,实际上总是大于NT的。图4―10通信的两种基本方式(a)并行通信；(b)串行通信串行通信可分为异步传送和同步传送两种基本方式。1)异步传送方式异步传送的特点是数据在线路上的传送不连续。在传送时,数据是以一个字符为单位进行传送的。它用一个起始位表示字符的开始,用停止位表示字符的结束。异步传送的字符格式如图4―11(a)所示。一个字符由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位4个部分组成（一帧数据）。起始位为0信号占1位；其后接着的就是数据位,它可以是5位、6位、7位或8位，传送时低位在先、高位在后；再后

3、面的1位为奇偶校验位,可要也可以不要；最后是停止位,它用信号1来表示字符的结束,可以是1位、1位半或2位。图4―11串行异步传送的字符格式(a)字符格式；(b)有空闲位的字符格式例如，采用串行异步通信方式传送ASCII码字符‘5’，规定为7位数据位，1位偶校验位，1位停止位，无空闲位。由于‘5’的ASCII码为35H，其对应7位数据位为0110101，如按低位在前、高位在后顺序排列应为1010110。前面加1位起始位，后面配上偶校验位1位0，最后面加1位停止位1，因此传送的字符格式为0101011001，其对应的波形如图4―12所示。图4―12传送ASCII码字符‘5’的波

4、形图在串行异步传送中,CPU与外设之间事先必须约定(协议)：①字符格式。双方要事先约定字符的编码形式、奇偶校验形式及起始位和停止位的规定。例如用ASCII码通信，有效数据为7位,加1个奇偶校验位、1个起始位和1个停止位共10位。当然停止位也可大于1位。②波特率(Baudrate)。波特率就是数据的传送速率,即每秒钟传送的二进制位数,单位为位/秒。它与字符的传送速率(字符/秒)之间存在如下关系：波特率=（位/字符）×（字符/秒）=位/秒要求发送端与接收端的波特率必须一致。例如,假设字符传送的速率为120字符/秒,而每1个字符为10位,那么传送的波特率为10位/字符×120字符

5、/秒=1200位/秒=1200波特每1位二进制位的传送时间Td就是波特率的倒数，例如上例中Td=1/1200=0.833ms2)同步传送在异步传送中,每1个字符都要用起始位和停止位作为字符开始和结束的标志,占用了一定的时间。为了提高传送速度,有时就去掉这些标志,而采用同步传送,即1次传送1组数据。在这1组数据的开始处要用同步字符SYN来加以指示,如图4―13所示。图4―13同步传送2.数据传送方向串行通信的数据传送方向有3种形式。(1)单工方式。如图4―14(a)所示,A端为发送站,B端为接收站,数据仅能从A站发至B站。(2)半双工方式。如图4―14(b)所示,数据既可从A站

6、发送到B站,也可以由B站发送到A站。不过在同一时间只能作1个方向的传送。(3)全双工方式。如图4―14(c)所示,每个站(A、B)既可同时发送,也可同时接收。图5―14串行通信的三种方式(a)单工方式；(b)半双工方式；(c)全双工方式单工方式半双方式全双工方式3.信号的调制和解调计算机通信是1种数字信号的通信,如图4―15所示。它要求传送线的频带很宽,而在长距离通讯时,通常是利用电话线来传送的,该线不可能有这样宽的频带。如果用数字信号经过传送线直接通讯,信号就会畸变,如图4―16所示。图4―15通讯信号示意图图5―16数字信号通过电话线传送产生的畸变因此要在发送端用调制器

7、(Modulator)把数字信号转换为模拟信号,在接收端用解调器(Demodulator)检测此模拟信号,再把它转换成数字信号,如图4―17所示。FSK(FrequencyShiftKeying)是1种常用的调制方法,它把数字信号的“1”与“0”调制成不同频率的模拟信号,其工作原理如图4―18所示。图4―17调制与解调示意图图4―18FSK调制法原理图4.数据终端与调制器的接口调制后的信号与数据终端连接时,经常使用EIA　RS-232C接口。它是目前最常用的1种串行通信接口。这是1种有25(或9个)个管