单片机教学 第9章 串行通信ppt课件.ppt

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1、第9章串行通信9.1串行通信的一般概念9.28051的串行口*9.3MSC1211的UART、SPI和I2C9.1串行通信的一般概念实际应用中，计算机的CPU与外部设备之间常常要进行信息的交换，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”。9.1.1并行通信与串行通信通信的基本方式可分为并行通信和串行通信两种。并行通信，是指数据的各位同时进行传送的方式。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，是指数据一位一位的顺序传送的通信方式。其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现通信，从而大大的

2、降低了成本，特别适用于远距离通信，但传送速度慢。9.1.2串行通信的两种基本方式串行通信本身又分为异步传送和同步传送两种基本方式。1．异步传送在异步传送中，每一个字符要用起始位和停止位作为字符开始和结束的标志，它是以字符为单位一个个的发送和接收的。异步传送时，每个字符的组成格式如下：首先是一个起始位表示字符的开始；后面紧跟着的是字符的数据字，数据字可以是5，6，7或8位数据，在数据字中可根据需要加入奇偶校验位；最后是停止位，其长度可以是一位，一位半或两位。所以，串行传送的数据字节加上成帧信号起始位和停止位就形成一个字符串行传送的帧。起始位用逻辑“

3、0”低电平表示，停止位用逻辑“1”高电平表示。图（a）所示为数据字为7位的ASCII码，第8位是奇偶校验位。加上起始位、停止位，一个字符由10位组成。这样形成帧信号后，字符便可以一个接一个的传送了。在异步传送中，字符间隔不固定，在停止位后可以加空闲位，空闲位用高电平表示，用于等待发送。这样，接收和发送可以随时的或间断的进行，而不受时间的限制。图（b）为有空闲位的情况。在异步数据传送中，CPU与外设之间事先必须约好两项事宜：第一、字符格式。双方要约好字符的编码形式、奇偶校验形式、以及起始位和停止位的规定。第二、波特率（Baudrate）。波特率是衡

4、量数据传送速率的指标，它要求发送站和接收站都要以相同的数据传送速率工作。假设数据串行的速率是120字符/秒，而每一个字符假如为10位，则其传送的波特率为：10位/字符×120字符/秒＝1200位/秒（二进制电平时）简而言之，传送采用二进制电平时，“波特”就是每秒传送多少位。1200波特，就意味着每秒可以传送1200位。而每一位的传送时间Td就是波特率的倒数，如上例中，则为Td＝＝0.833ms应注意，波特率和有效数据位的传送速率并不一致。例如，上述10位中，真正有效的数据位只有7位。所以有效数据位的传送速率只有：7×120＝840位/秒此外，波特

5、率也是衡量传输通道频宽的一个指标。异步通信常用于计算机到CRT终端和字符打印机之间的通信，直通电报，以及无线电通信的数据发送等等。2．同步传送所谓同步传送就是去掉异步传送时每个字符的起始位和停止位的成帧标志信号，仅在数据块开始处用同步字符来指示。如下图所示。同步传送的有效数据位传送速率高于异步传送，可达50千波特。其缺点是硬件设备较为复杂，因为它要求要有时钟来实现发送端和接收端之间的严格同步，而且对时钟脉冲信号的相位一致性还要求非常严格，为此通常还要采用“锁相器”等措施来保证。本节主要介绍异步数据传送。3．串行通信中数据的传送方向1）点对点传输一

6、般情况下，串行数据传送是在两个通信端之间进行的。其数据传送的方式有如图所示的几种情况。图（a）为单工通信方式。A端为发送站，B端为接收站，数据仅能从A站发至B站。图（b）为半双工通信方式。数据可以从A发送到B，也可以由B发送到A。不过同一时间只能作一个方向的传送，其传送方式由收发控制开关K来控制。图（c）为全双工通信方式。每个站（A、B）既可同时发送，又可同时接收。2）主从多终端通信方式A站可以向多个终端（B、C、D…）发出信息。在A站允许的条件下，可以控制管理B、C、D…等站在不同的时间向A站发出信息。根据数据传送的方向又可分为多终端半双工通信

7、和多终端全双工通信。这种多终端通信方式常用于主――从计算机系统通信中。4．通用的异步接收器/发送器UART在串行传送中，数据是一位一位按顺序进行的，而计算机内部的数据是并行的。因此当计算机向外发送数据时，必须将并行的数据转换为串行的数据再行传送。反之，又必须将串行数据转换为并行数据输入计算机中。上述并→串或串→并的转换既可以用通用的异步接收器/发送器实现。通用的异步接收器/发送器，简称UART（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter），是串行接口的核心部件，其结构如图所示，它既能发送，由并行→串行输出；

8、又能接收，由串行→并行输入。对每一方来说都是一个双缓冲器结构。当UART接收数据时，串行数据先经RXD端（ReceiverData）进入