单片机的串行口及其应用综述
76页1、*1 项目6 单片机的串行口及其应用 u串行口的结构 u串行口控制寄存器 u单片机串行口的设计方法 本章主要内容: 本章目录 6.1 任务1 认识串行通信与串行口 6.2 任务2 单片机的双机通信 6.3 任务3 单片机与PC串行通信 6.4 任务4 远程控制交通灯的设计 *3 6.1 任务1 认识串行通信与串行口 6.1.1 串行通信的概念 通信的基本方式分为并行通信和串行通信两种。 u并行通信是构成数据信息的各位同时进行传送的通信 方式。例如8位数据或16位数据并行传送。 u优点是传输速度快。 u缺点是需要多条传输线,当距离较远、位数又多时, 导致通信线路复杂且成本高。 u串行通信是数据一位接一位地顺序传送。 u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。 u缺点是传送速度慢。 串行通信可分为异步传送和同步传送两种基本方式 。 1. 串行通信的分类 (1)异步通信 异步传送的特点是数据在线路上的传送不连续,在传送时, 数据是以字符为单位组成字符帧进行传送的。 在异步通信中,接收端是依靠字符帧(Character Fr
2、ame) 格式来判断发送端是何时开始发送,何时结束发送的。字 符帧格式是异步通信的一个重要指标,是CPU与外设之间 事先的约定。字符帧也叫数据帧,由起始位、数据位、奇 偶校验位和停止位4个部分组成。 图6-2串行异步传送的字符格帧式 在串行通信中,两相邻字符帧之间,可以没有空闲位,也可以 有若干空闲位,这由用户来决定。图6-2(a)为无空闲位的字符 帧,图6-2(b)表示有3个空闲位的字符帧格式。 (2)同步通信 同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式,1次通信只 传输一帧信息,即1次传送1组数据。这里的信息帧和异步通 信的字符帧不同,通常有若干个数据字符,如图6-3所示。 图6-3(a)为单同步字符帧结构,图6-3(b)为双同步字符帧结构 图6-3 同步通信的字符帧格式 2. 串行通信的制式 在串行通信中数据是在两个站之间进行传送的,按照数据传 送方向,串行通信可分为单工、半双工和全双工三种制式。 (1)单工制式:在这种制式下,通信线的一端接发送器,另一端 接接收器,数据只能按照一个固定的方向传送。 (2)半双工制式:数据可实现双向传送,但不能同时进行。 (3)全双工制式:全双工通
3、信系统的每端都有发送器和接收器, 可以同时发送和接收。 3. 串行通信的接口电路 串行接口电路的种类和型号很多。 能够完成异步通信的硬件电路称为UART,即通用异步接收 器 /发送器; 能够完成同步通信的硬件电路称为USRT; 既能够完成异步又能同步通信的硬件电路称为USART. 从本质上说,所有的串行接口电路都是以并行数据形式与CPU接 口,以串行数据形式与外部逻辑接口。它们的基本功能都是从外 部逻辑接收串行数据,转换成并行数据后传送给CPU,或从CPU 接收并行数据,转换成串行数据后输出到外部逻辑。 6.1.2 串行通信的接口 异步串行通信接口标准主要有三类: RS-232C接口 RS-449、RS-422和RS-485接口 20mA电流环 1. RS-232C接口 (1)RS-232C信息格式标准 (2)RS-232C总线规定及其电平转换器 RS-232C采用的是负逻辑,即: 逻辑“0”:+5V+15V 逻辑“1”:-5V-15V 因此,RS-232C不能和TTL电平直接相连,使用时必须进行电平 转换。常用的电平转换集成电路是传输线驱动器MC1488和传输 线接收器MC1489。
4、 图6-6 接收器和发送器电平转换集成电路 (3)RS-232C总线规定 RS-232C标准总线为25根,采用标准的DB-25或DB-9的D形 插头座。目前计算机上只保留有两个DB-9插头,即COM1和 COM2两个串行接口。 图6-8 RS-232C引脚图 表6-1 DB-9连接器各引脚各引脚定义 引 脚 名称功 能引脚名称功 能 1DCD载载波检测检测6DSR数据准备备完成 2RXD发发送数据7RTS发发送请请求 3TXD接收数据8CTS发发送清除 4DTR数据终终端准备备完成9RI振铃铃指示 5SG(GND)信号地线线 在最简单的全双工系统中,仅用发送数据、接收数据和信号地三根线即 可,对于MCS-51单片机,利用其RXD(串行数据接收端)线、TXD( 串行数据发送端)线和一根地线,就可以构成符合RS-232C接口标准 的全双工通信口。 在远距离通信时,一般要加MODEM(调制解调器),当计算机与 MODEM 连接时,只要将编号相同的引脚连接起来即可 。 图6-9 RS-232-C(DB9)与调制解调器的连接图 在距离较近(小于15m)的情况下进行通信时,不需要使用MODEM,
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