微機(jī)原理與接口技術(shù) 周荷琴第五版課件 串行通信及其接口.ppt

第10章,10.1串行通信基礎(chǔ)10.28251的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和編程10.3MCS-51串行通信工作方式,10.1串行通信基礎(chǔ),一、串行通信的基本概念串行通信：是將數(shù)據(jù)的各位一位一位地依次傳送。傳送距離較遠(yuǎn)，適合于計(jì)算機(jī)之間、計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間的遠(yuǎn)距離通信。并行通信：指數(shù)據(jù)各位同時(shí)傳送。速度快、效率高、距離短。串行通信有同步通信和異步通信兩種方式：,返回本章首頁(yè),返回本節(jié),同步通信：每個(gè)數(shù)據(jù)塊開始時(shí)，發(fā)送一個(gè)或兩個(gè)同步字符，使發(fā)送和接收雙方取得同步，數(shù)據(jù)塊各字符間取消了起始位和發(fā)送位。如發(fā)送的數(shù)據(jù)之間有間隔時(shí)，用發(fā)送同步字符填充。(較少使用）同步字符由用戶規(guī)定，如：01111110同步傳送時(shí)，收、發(fā)雙方要求時(shí)鐘和頻率一致。（較少使用）,異步通信：數(shù)據(jù)在線路上是以一個(gè)字（或字符）為單位來傳送的。不需嚴(yán)格的同步時(shí)鐘控制，也不需數(shù)據(jù)流的連續(xù)性。在串行通信中常用。數(shù)據(jù)幀：包含起始位（“0”電平），數(shù)據(jù)位（從低位到高位逐位數(shù)據(jù)傳送），奇偶校驗(yàn)位、停止位（用“1”表示）。線路不傳送數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)保持為“1”（保證起始處有一個(gè)下跳沿）。,起止式異步通信協(xié)議,起始位每個(gè)字符開始傳送的標(biāo)志，起始位采用邏輯0電平,數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)位緊跟著起始位傳送。由58個(gè)二進(jìn)制位組成，低位先傳送,校驗(yàn)位用于校驗(yàn)是否傳送正確；可選擇奇檢驗(yàn)、偶校驗(yàn)或不傳送校驗(yàn)位,停止位表示該字符傳送結(jié)束。停止位采用邏輯1電平，可選擇1、1.5或2位,空閑位傳送字符之間的邏輯1電平，表示沒有進(jìn)行傳送,所謂異步就是指發(fā)送端和接收端使用的不是同一個(gè)時(shí)鐘。異步串行通信通常以字符（或者字節(jié)）為單位組成字符幀傳送。字符幀由發(fā)送端一幀一幀地傳送，接收端通過傳輸線一幀一幀地接收。在異步通信中，收、發(fā)兩方必須事先規(guī)定兩件事：1.字符幀的幀格式字符幀由四部分組成，分別是起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位、停止位。如圖所示：1）起始位：位于字符幀的開頭，只占一位，始終位邏輯低電平，表示發(fā)送端開始發(fā)送一幀數(shù)據(jù)。2）數(shù)據(jù)位：緊跟起始位后，可取5、6、7、8位，低位在前，高位在后。,3）奇偶校驗(yàn)位：占一位，用于對(duì)字符傳送作正確性檢查，因此奇偶校驗(yàn)位是可選擇的，共有三種可能，即奇偶校驗(yàn)、偶校驗(yàn)和無校驗(yàn)，由用戶根據(jù)需要選定。4）停止位：末尾，為邏輯“1”高電平，可取1、1.5、2位，表示一幀字符傳送完畢。如：ASCII碼幀（字符）為10位。其中：數(shù)據(jù)7位起始位、校驗(yàn)位、停止位各一位。,字符幀格式,2.傳送的速率串行通信的速率用波特率來表示，所謂波特率就是指一秒鐘傳送數(shù)據(jù)位的個(gè)數(shù)。每秒鐘傳送一個(gè)數(shù)據(jù)位就是1波特。即：1波特1bps（位/秒）。在串行通信中，數(shù)據(jù)位的發(fā)送和接收分別由發(fā)送時(shí)鐘脈沖和接收時(shí)鐘脈沖進(jìn)行定時(shí)控制。時(shí)鐘頻率高，則波特率高，通信速度就快；反之，時(shí)鐘頻率低，波特率就低,通信速度就慢。如120個(gè)字符（幀）/秒，每幀數(shù)據(jù)有10位，則傳輸速率為1200波特率。（1200bit/s）,串行傳輸速率,串行傳輸速率,異步和同步通信的比較,圖9-1單工方式,發(fā)送器,1.單向數(shù)據(jù)傳送：數(shù)據(jù)只向一個(gè)方向傳送,二、串行通信數(shù)據(jù)傳送方向,接收器,接收器,發(fā)送器,發(fā)送器,數(shù)據(jù)流,圖9-2半雙工方式,2.半雙向數(shù)據(jù)傳送：用一根傳送線既作輸入又作輸出，但通信雙方不能同時(shí)收、發(fā)數(shù)據(jù)。要改變數(shù)據(jù)傳送方向，必須進(jìn)行通信雙方的收、發(fā)設(shè)備的開關(guān)切換。,發(fā)送器,接收器,數(shù)據(jù)流,接收器,發(fā)送器,圖9-3全雙工方式,3.全雙向數(shù)據(jù)傳送：由兩根傳送線來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，雙方可同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收。,串行數(shù)據(jù)通信要解決兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題，一個(gè)是數(shù)據(jù)傳送，另一個(gè)是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。所謂數(shù)據(jù)傳送就是指數(shù)據(jù)以什么形式進(jìn)行傳送。所謂數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換就是指單片機(jī)在接受數(shù)據(jù)時(shí)，如何把接收到的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為并行數(shù)據(jù)，單片機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，如何把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送。所有串行接口電路都是以并行數(shù)據(jù)形式和CPU接口，以串行數(shù)據(jù)形式和外部通信接口。,通用異步接收發(fā)送器UART,接收器,發(fā)送器,控制部件,串行輸入,時(shí)鐘,復(fù)位,并行輸入,時(shí)鐘,控制信號(hào),并行輸出,數(shù)據(jù)總線,串行輸出（對(duì)外）,狀態(tài)信息控制信息,UART基本組成框圖,UART主要功能：1、數(shù)據(jù)的串化、反串化數(shù)據(jù)的串化：將并行數(shù)據(jù)變?yōu)榇袛?shù)據(jù)；（發(fā)送器）數(shù)據(jù)的反串化：將串行數(shù)據(jù)變?yōu)椴⑿袛?shù)據(jù)；（接收器）2、格式信息的插入和刪除格式信息：異步通信中的起始位、校驗(yàn)位、停止位等。串化過程：將格式信息插入和數(shù)據(jù)一起構(gòu)成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)幀。反串化過程：濾出格式信息，保留數(shù)據(jù)位。3、錯(cuò)誤檢驗(yàn)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)通信過程是否正確。,信號(hào)的調(diào)制和解調(diào),10.28251基本性能,8251A的異步方式,8251A的同步方式,8251A內(nèi)部結(jié)構(gòu),C/D、RD、WR