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1、第 10章10.1串行通信基础串行通信基础10.28251的内部结构和编程的内部结构和编程10.3MCS-51串行通信工作方式串行通信工作方式10.1串行通信基础串行通信基础一、串行通信的基本概念一、串行通信的基本概念串串行行通通信信：是是将将数数据据的的各各位位一一位位一一位位地地依依次次传传送送。传传送送距距离离较较远远，适适合合于于计计算算机机之之间间、计计算算机机与与外外部设备之间的远距离通信。部设备之间的远距离通信。并并行行通通信信：指指数数据据各各位位同同时时传传送送。速速度度快快、效效率率高、距离短。高、距离短。串行通信有串行通信有同步通信和异步通信两种方式：同步通信和异步通信两
2、种方式：返回本章首页同步字符同步字符CRC字符字符开始开始终止终止数据块数据块返回本节同同步步通通信信：每每个个数数据据块块开开始始时时，发发送送一一个个或或两两个个同同步步字字符符，使使发发送送和和接接收收双双方方取取得得同同步步，数数据据块块各各字字符符间间取取消消了了起起始始位位和和发发送送位位。如如发发送送的的数数据据之之间间有有间间隔隔时时，用用发发送送同同步步字字符符填填充。充。(较少使用）较少使用）同步字符由用户规定，如：同步字符由用户规定，如：01111110同步传送时，收、发双方要求时钟和频率一致。（较少使用）同步传送时，收、发双方要求时钟和频率一致。（较少使用）异异步步通通
3、信信：数数据据在在线线路路上上是是以以一一个个字字（或或字字符符）为为单单位位来来传传送送的的。不不需需严严格格的的同同步步时时钟钟控控制制，也也不不需需数数据据流流的的连连续续性性。在串行通信中常用。在串行通信中常用。数数据据帧帧：包包含含起起始始位位（“0”电电平平），数数据据位位（从从低低位位到到高高位位逐位数据传送），奇偶校验位、停止位（用逐位数据传送），奇偶校验位、停止位（用“1”表示）。表示）。线线路路不不传传送送数数据据时时，应应保保持持为为“1”（保保证证起起始始处处有有一一个个下跳沿）。下跳沿）。起止式异步通信协议起止式异步通信协议起始位起始位每个字符开始传送的标志，起每个字
4、符开始传送的标志，起始位采用逻辑始位采用逻辑0电平电平起始位起始位校验位校验位停止位停止位空闲位空闲位数据位数据位低位低位高位高位字符字符0/10/1 0/10/10/10/10/10/11 10 01 11 11 1数数据据位位数数据据位位紧紧跟跟着着起起始始位位传传送送。由由58个二进制位组成，低位先传送个二进制位组成，低位先传送校校验验位位用用于于校校验验是是否否传传送送正正确确；可可选择奇检验、偶校验或不传送校验位选择奇检验、偶校验或不传送校验位停停止止位位表表示示该该字字符符传传送送结结束束。停停止止位采用逻辑位采用逻辑1电平，可选择电平，可选择1、1.5或或2位位空空闲闲位位传传送
5、送字字符符之之间间的的逻逻辑辑1电电平平，表示没有进行传送表示没有进行传送所谓异步就是指发送端和接收端使用的不是同一个时钟。异步所谓异步就是指发送端和接收端使用的不是同一个时钟。异步串行通信通常以字符（或者字节）为单位组成字符帧传送。字串行通信通常以字符（或者字节）为单位组成字符帧传送。字符帧由发送端一帧一帧地传送，接收端通过传输线一帧一帧地符帧由发送端一帧一帧地传送，接收端通过传输线一帧一帧地接收。接收。在异步通信中，收、发两方必须事先规定两件事：在异步通信中，收、发两方必须事先规定两件事：1. 字符帧的帧格式字符帧的帧格式字字符符帧帧由由四四部部分分组组成成，分分别别是是起起始始位位、数数
6、据据位位、奇奇偶偶校校验验位、停止位。如图所示：位、停止位。如图所示：1）起起始始位位：位位于于字字符符帧帧的的开开头头，只只占占一一位位，始始终终位位逻逻辑辑低低电平，表示发送端开始发送一帧数据。电平，表示发送端开始发送一帧数据。2）数数据据位位：紧紧跟跟起起始始位位后后，可可取取5、6、7、8位位，低低位位在在前前，高位在后高位在后。3）奇偶校验位：占一位，用于对字符传送作正确性检查，因此奇偶校）奇偶校验位：占一位，用于对字符传送作正确性检查，因此奇偶校验位是可选择的，共有三种可能，即奇偶校验、偶校验和无校验，由用户根验位是可选择的，共有三种可能，即奇偶校验、偶校验和无校验，由用户根据需要
7、选定。据需要选定。4）停停止止位位：末末尾尾，为为逻逻辑辑“1”高高电电平平，可可取取1、1.5、2位位，表表示示一一帧帧字字符传送完毕。符传送完毕。如：如：ASCII码帧（字符）为码帧（字符）为10位。位。其中：数据其中：数据7位位起始位、校验位、停止位各一位。起始位、校验位、停止位各一位。 字符帧格式字符帧格式 2. 传送的速率传送的速率串串行行通通信信的的速速率率用用波波特特率率来来表表示示，所所谓谓波波特特率率就就是是指指一一秒秒钟钟传传送送数数据据位位的的个个数数。每每秒秒钟钟传传送送一一个个数数据据位位就就是是1波波特特。即即：1波特波特1bps（位（位/秒）秒）。在在串串行行通通
8、信信中中，数数据据位位的的发发送送和和接接收收分分别别由由发发送送时时钟钟脉脉冲冲和和接接收收时时钟钟脉脉冲冲进进行行定定时时控控制制。时时钟钟频频率率高高，则则波波特特率率高高，通通信速度就快；反之，时钟频率低，波特率就低信速度就快；反之，时钟频率低，波特率就低,通信速度就慢。通信速度就慢。如如120个字符（帧）个字符（帧）/秒，每帧数据有秒，每帧数据有10位，则传输速率为位，则传输速率为1200波波特率。（特率。（1200bit/s）串行传输速率串行传输速率串行传输速率串行传输速率异步和同步通信的比较异步和同步通信的比较接收器接收器图图9-1单工方式单工方式发送器发送器 1.单向数据传送：
9、数据只向一个方向传送单向数据传送：数据只向一个方向传送二、串行通信数据传送方向二、串行通信数据传送方向接收器接收器接收器接收器 发送器发送器发送器发送器数据流数据流图图9-2半双工方式半双工方式2.半半双双向向数数据据传传送送：用用一一根根传传送送线线既既作作输输入入又又作作输输出出，但但通通信信双双方方不不能能同同时时收收、发发数数据据。要要改改变变数数据据传传送送方方向向，必必须须进进行通信双方的收、发设备的开关行通信双方的收、发设备的开关切换。切换。发送器发送器接收器接收器数据流数据流接收器接收器发送器发送器图图9-3全双工方式全双工方式3.全全双双向向数数据据传传送送：由由两两根根传传
10、送送线线来来发发送送和和接收数据，双方可同时进行发送和接收。接收数据，双方可同时进行发送和接收。串行数据通信要解决两个关键技术问题，一个是数串行数据通信要解决两个关键技术问题，一个是数据传送，另一个是数据转换。所谓据传送，另一个是数据转换。所谓数据传送数据传送就是指数就是指数据以什么形式进行传送。所谓据以什么形式进行传送。所谓数据转换数据转换就是指单片机就是指单片机在接受数据时，如何把接收到的串行数据转化为并行在接受数据时，如何把接收到的串行数据转化为并行数据，单片机在发送数据时，如数据，单片机在发送数据时，如何把并行数据转换为何把并行数据转换为串行数据进行发送。串行数据进行发送。所有串行接口
11、电路都是以并行数据形式和所有串行接口电路都是以并行数据形式和CPU接接口，以串行数据形式和外部通信接口。口，以串行数据形式和外部通信接口。通用异步接收发送器通用异步接收发送器UART接收器接收器发送器发送器控制部件控制部件串行输入串行输入时钟时钟复位复位并行输入并行输入时钟时钟控制信号控制信号并行输出并行输出数数据据总线总线串行输出（对外）串行输出（对外）状状态态信信息息控制信息控制信息UART基本组成框图基本组成框图UART主要功能：主要功能：1、数据的串化、反串化、数据的串化、反串化数据的串化：将并行数据变为串行数据；（发送器）数据的串化：将并行数据变为串行数据；（发送器）数据的反串化：将
12、串行数据变为并行数据；（接收器）数据的反串化：将串行数据变为并行数据；（接收器）2、格式信息的插入和删除、格式信息的插入和删除格式信息：格式信息：异步通信中的异步通信中的起始位、校验位、停止位等。起始位、校验位、停止位等。串化过程：将格式信息插入和数据一起构成一个完整串化过程：将格式信息插入和数据一起构成一个完整的数据帧。的数据帧。反串化过程：滤出格式信息，保留数据位。反串化过程：滤出格式信息，保留数据位。3、错误检验、错误检验检验数据通信过程是否正确。检验数据通信过程是否正确。信号的调制和解调信号的调制和解调10.28251基本性能基本性能8251A的异步方式的异步方式8251A的同步方式的同步方式8251A内部结构内部结构C/D、RD、WR、CS的编码和对应的操作的编码和对应的操作8251A和CPU之间的连接信号片选信号数据信号读/写控制信号收发联络信号8251的编程结构的编程结构8251A编程流程图编程流程图8251A与与CPU的数据交换的数据交换8251A应用示例应用示例发送程序发送程序
