串行通信
串行通信
(2)近距离通信(15米以内)，不使用MODEM(零MODEM方式)
零MODEM 方式不使用联络信号的3线连接
微机
微机
TxD RxD GND
零MODEM 方式“伪”使用联络信号的3线连接
RTS和CTS各自互接 (DB-9的7和8) DTR和DSR各自互接 （DB-9的4和6） 表明请求传送总是允许、数 据装置总准备好
发送/接收时钟=波特率x波特因子
为保证通信的正确性，串行通信双方应使用相同的波特率， 但发送/接收时钟的频率可以不同。
六、串行通信方式与通信协议
1.串行通信的基本方式
异步通信方式 以字符为单位传输，字符与字符之间的传输是异步的，
而字符内部位与位之间的传输是同步的。 同步通信方式
以数据块（字符块）为单位传输，不仅要求字符内部位 与位之间的传输是同步的，而且要求字符与字符之间的传输 也是同步的。
RS-232C信号线的使用
（1）使用MODEM,并通过交换式电话系统的电话线进行长距离通信.
微机
2 3 4 5 6 7 8 20 22
发送数据TxD 接收数据RxD 请求发送RTS 允许发送CTS 数据装置准备好DSR
信号地GND 载波检测CD 数据终端准备好DTR 振铃指示RI
MODEM
2 3 4 5 6 7 8 20 22
232C接口标准使用一个25针连接器 绝大多数设备只使用其中9个信号，所以就有了9针连接器 232C包括两个信道：主信道和次信道 次信道传输速率比主信道要低得多，其他跟主信道相同，较少 使用
DB-25型和DB-9型连接器
RS-232C的信号线定义
第10章串行通信
串行通信的异步传输模式
•以字符为基本通信单位 •起始位标志着每一个字符的开始 •停止位标志着每一个字符的结束
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串行通信的异步传输模式
平时通信线处于空闲状态（“1”状态），当有数据 发送时，发送方首先发一“0”，称为起始位；
接着发送数据位，数据位可有5~8位组成。 然后是校验位，校验分奇校验、偶校验、置0、置1、
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例 ： 发 送 数 据 序 列 ： 1010001101 ， 生 成 多 项 式 ： 110101。发送数据序列*25：101000110100000
x5x4x2x0
1010001101 00000 -- 1
110101
010110 -- 7
0111011 -- 2
101100 -- 8
110101
在简单的控制系统中，大都采用异步方式。 在许多对数据交换量不大的系统，也采用异步方式。 数据通信系统中采用同步方式。
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串行异步通信的传输制式
单工：仅在一个方向上的数据传送。 半双工：两个方向上交替地传送数据，同一时间
只能在一个方向上。 全双工：可在两个方向上同时传送数据。
22
串行异步通信的同步
然后通信双方按照约定的波特率发送和采样对应数据 位。只要在一个字符传送期间，积累的误差不大于一 位数据传送时间。就不会发生错误。
因此，异步传输允许发送器和接收器不必用同一个时 钟，而是可以各有各的时钟（局部时钟），只要有同 一个标称频率即可，且对频率的精度要求也较低。
两次发送字符之间必须要有间隔时间（停止位），并 且每次字符传输，必须有一位同步信号（起始位）。
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串行通信的校验----奇偶校验
在异步通信的格式中，可以包含一位校验位（奇、 偶校验）。
第七章 串行通信
同步方式 串行方式
异步方式
单工方式
半双工方式 全双工方式 多工方式
7.1.2 串行通信的通信标准
串行通信的通信标准主要是指通信的电气和硬件标准，常用的有 RS-232；RS-485/422等。
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RS-232标准 ♠ 电气特性：逻辑“1”=-3V～-15V；逻辑“0”=+3V～+15V。在与TTL 标准连接时必须进行电平转换，常用芯片有MC1488、MC1489及 MAX202～MAX232等。
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7.1.3 串行通信的通信方式
串行通信又可分为异步通信和同步通信。异步通信的接受器和发送 器使用各自的时钟，每次只传送一字节数据，允许时钟产生误差；同步 通信每次传送的数据量较大，要求精度高，因此接受器和发送器使用同 一时钟。 异步通讯 以字符为传送单位用起始位和停止位标识每个字符的开始和结束 字符间隔不固定，只需字符传送时同步。异步通讯数据常用一帧为单位， 一帧字符位数的规定：起始位，数据位，校验位和停止位，校验位紧跟 在数据位后，也可以省略。下图为省略校验位后一帧数据的示意图。
起始位 D 0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7 停止位
优点是硬件要求低，可靠性高，传送距离远，但速度较慢。
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HOME
同步通信 以一串字符为一个传送单位，字符间不加标识位，在一串字符开 始用同步字符标识，硬件要求高，通讯双方须严格同步。
【提示】：在单片机与外设进行数据通信时，多采用异步串行通信。
模式选择
多机通讯位 允许接收位 发送、接收第9位 发送、接收标志
BACK
NEXT
串行通信ppt课件
第10章 串行通信
（2）起始位的检测
必须确定起始位才能开始接收数据，即实现位同步。 数据接收时钟RCLK使用16倍波特率的时钟信号。接收器 用RCLK检测到串行数据输入引脚SIN由高电平变低后，连续 测试8个RCLK时钟周期，若采样到的都是低电平，则确认为 起始位。 确认了起始位后每隔16个RCLK时钟周期对SIN输入的数据 位进行采样一次，直至规定的数据格式结束。
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第10章 串行通信
TxD 发送数据——串行数据的发送端。 RxD 接收数据——串行数据的接收端。 GND 信号地——为所有的信号提供一个公共的参考电平 RTS 请求发送——当数据终端设备准备好送出数据时，就发出有效的 RTS信号，用于通知数据通信设备准备接收数据。 CTS 清除发送——当数据通信设备已准备好接收数据终端设备的传送 数据时，发出CTS有效信号来响应RTS信号。 DTR 数据终端准备好——通常当数据终端设备一加电，该信号就有效， 表明数据终端设备准备就绪。 DSR 数据装置准备好——通常表示数据通信设备(即数据装置)已接通 电源连到通信线路上，并处于数据传输方式，而不是处于测试方式或 断开状态。 CD 载波检测——当本地调制解调器接收到来自对方的载波信号时，就 从该引脚向数据终端设备提供有效信号。该引脚缩写为DCD。 RI 振铃指示——当调制解调器接收到对方的拨号信号期间，该引脚 信号作为电话铃响的指示，保持有效。
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第10章 串行通信
2．结构
其中寄存器： THR、TSR RBR、RSR LCR LSR DLH DLL MCR MSR IER IIR
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第10章 串行通信
（1）串行数据的发送
CPU送来的并行数据存在发送保持寄存器THR中。 只要发送移位寄存器TSR中没有正在发送的数据， 发送保持寄存器的数据就送入TSR 。 与此同时，8250按照编程规定的起止式字符格式， 加入起始位、奇偶校验位和停止位，从串行数据输 出引脚SOUT逐位输出。 因为THR、TSR采用双缓冲寄存器结构，所以在 TSR进行串行发送的同时，CPU可以向8250提供下 一个发送数据到THR，这样可以保证数据的连续发 送。
串行通信
串行通信串行通信概述通信是指计算机与外界的信息传输，既包括计算机与计算机之间的传输，也包括计算机与外部设备，如终端、打印机和磁盘等设备之间的传输。
串行通信是其中一种数据通信方式，常使用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。
串行通信是指计算机主机与外设之间以及主机系统与主机系统之间数据的串行传送。
使用串口通信时，发送和接收到的每一个字符目录∙串行通信概述∙串行通行的分类∙串行通信的特点及与并行通信的区别∙串行通信的数据传输方式∙串行通信的调幅方式∙串行通信的数据传输速率∙串行通信概述o通信是指计算机与外界的信息传输，既包括计算机与计算机之间的传输，也包括计算机与外部设备，如终端、打印机和磁盘等设备之间的传输。
串行通信是其中一种数据通信方式，常使用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。
串行通信是指计算机主机与外设之间以及主机系统与主机系统之间数据的串行传送。
使用串口通信时，发送和接收到的每一个字符实际上都是一次一位的传送的，每一位为1或者为0。
∙串行通行的分类o１．同步通信它是一种在发送端发送一个抑抑制载波的双边带信号，而在接收端恢复载波，再进行检波的通信方式。
因为恢复的载波与被接收的信号载波同频同相，故取名为同步通信，也称抑制载波双边带通信。
同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传送一帧信息。
信息中含有若干个数据字符。
它们均由CRC即同步字符、数据字符和校验字符组成。
同步字符位于帧开头，用于确认数据字符的开始；数据字符位于同步字符之后，个数没有限制，由所需传输的数据块长度来决定；校验字符一般有1到2个，用于接收端对接收到的字符序列进行正确性的校验。
同步通信的缺点是要求发送时钟和接收时钟保持严格的同步。
２．异步通信异步通信有两个比较重要的指标：字符帧格式和波特率。
其数据通常以字符或者字节为单位组成字符帧传送，字符帧由发送端逐帧发送，通过传输线被接收设备逐帧接收。
发送端和接收端可以由各自的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟源彼此独立，互不同步。
串行通信
P1_7=0; _nop_(); //延时一个机器周期 _nop_(); //延时一个机器周期，保证清0完成 P1_7=1; SBUF=j; while (!TI) { ;} TI=0; for (i=0;i<=30000;i++) {;} //延时 j=j*2; if (j==0x00) j=0x01; } }
以RXD（P3.0）端作为数据移位的输入/输出端， 以TXD（P3.1）端输出移位脉冲。 移位数据的发送和接收以8位为一帧，不设起始位和停止 位，无论输入/输出，均低位在前高位在后。波特率固定为 fosc/12。
方式0可将串行输入输出数据转换成并行输出口使用时，要有“串入并出”的移位 寄存器配合。
2、 同步通信
同步通信依靠同步字符保持通信同步。
同步通信是由1～2个同步字符和多字节 数据位组成，同步字符作为起始位以触发同 步时钟开始发送或接收数据；多字节数据之 间不允许有空隙，每位占用的时间相等；空 闲位需发送同步字符。
同步通信传输速度较快，但要求有准确的 时钟来实现收发双方的严格同步，对硬件要求 较高，适用于成批数据传送。
异步通信依靠起始位、停止位保持通信同步。
异步通信数据传送按帧传输，一帧数据包含 起始位、数据位、校验位和停止位。
异步通信对硬件要求较低，实现起来比较简单 、灵活，适用于数据的随机发送/接收，但因每个 字节都要建立一次同步，即每个字符都要额外附 加两位，所以工作速度较低，在单片机中主要采 用异步通信方式。
sbit CLK = P3^1;
//74HC165移位时钟引脚
sbit SPL = P3^2;
串行通信
+5V
双向需4条线
TTL 电平
SN75175
SN75174
RS-422A输出驱动器为双端平衡驱动器。如果其中一条 线为逻辑“1”状态，另一条线就为逻辑“0”，比采用单端不 平衡驱动对电压的放大倍数大一倍。差分电路能从地线干扰 中拾取有效信号，差分接收器可以分辨200mV以上电位差。 若传输过程中混入了干扰和噪声，由于差分放大器的作用， 可使干扰和噪声相互抵消。因此可以避免或大大减弱地线干 扰和电磁干扰的影响。RS-422A传输速率（90Kbps）时， 传输距离可达1200米。
RS-485等。
串行通信接口标准
一、RS-232C接口
RS-232C是EIA（美国电子工业协会）1969年修订RS232C标准。RS-232C定义了数据终端设备（DTE）与数据 通信设备（DCE）之间的物理接口标准。
1、机械特性
RS-232C接口规定使用25针连接器，连接器的尺寸及每个 插针的排列位置都有明确的定义。（阳头）
RS-485 2线 差分 半双工 1.2KM@9600bps
信号定义
DataA, DataB, GND
接线成本 连接设备数 抗干扰能力 故障诊断
低 (3 线) 32台 强 难
常用接口标准电路
一、RS-232接口电路
C1 DSP UART C2 TXD
+ +
C1+ C1-
V+ VCC
+
C3 +3.3V C5
1 13 1 5
14
25
6
9
2、功能特性
3、过程特性
过程特性规定了信号之间的时序关系，以便正 确地接收和发送数据 。
TXD 计 算 机 RXD RTS DSR
什么是串行通信
什么是串行通信
所谓“串行通信”是指外设和计算机间使用一根数据信号线(另外需要地线,可能还需要控制线),数据在一根数据信号线上一位一位地进行传输，每一位数据都占据一个固定的时间长度。
两个设备之间交换信息时，必须有一条线路（或是多条线路）将两者连接，因通过线上电压的改变来达到数据交换的目的。
为什么一定要通过电压的改变呢？这是因为计算机本身并不知道什么是信息，在其内部只知道0和1两个状态，人类将这种0与1的组合通过不同的排列，来代表不同的意义。
每一个0或1的状态，称之为1个位，每8个位被称为一个字节。
串行通信（Serial Communication）指的是两个欲交换信息者的信息流动，而且其信息流动的方式是一个位接着一个位，有顺序地由一个方向向另一个方向流动。
计算机之间通过这种串行通信的方式传送信息已经有一段相当久远的历史，而且到了现在还是一直不断地对串行传输作改进，希望能够达到更远的距离和更好的效果。
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串行通信的基本概念
1．串行通信与并行通信
在微型计算机中，通信（数据交换）有两种方式：串行通信和并行通信。
串行通信——是指计算机与I/O设备之间仅通过一条传输线交换数据，数据的各位是按顺序依次一位接一位进行传送。
并行通信——是指计算机与I/O设备之间通过多条传输线交换数据，数据的各
位同时进行传送。
应该理解所谓的并行和串行，仅是指I/O接口与I/O设备之间数据交换（通信）是并行或串行。
无论怎样CPU与I/O接口之间数据交换总是并行。
二者比较：串行通信的速度慢，但使用的传输设备成本低，可利用现有的通信手段和通信设备，适合于计算机的远程通信；并行通信的速度快，但使用的传输设备成本高，适合于近距离的数据传送。
2．异步串行方式的特点和字符格式
（1）异步串行方式的特点
所谓异步通信，是指数据传送以字符为单位，字符与字符间的传送是完全异步的，位与位之间的传送基本上是同步的。
异步串行通信的特点可以概括为：
①以字符为单位传送信息。
②相邻两字符间的间隔是任意长。
③接收时钟和发送时钟只要相近就可以。
异步方式特点简单的说就是：字符间异步，字符内部各位同步。
（2）异步串行方式的数据格式（字符格式）
异步串行通信的数据格式如图1所示，每个字符（每帧信息）由4个部分
组成：
①1位起始位，规定为低电0；
②5～8位数据位，即要传送的有效信息；
③1位奇偶校验位；
④1～2位停止位，规定为高电平1。
图1 异步串行数据格式
3．同步串行方式的特点和数据格式
（1）同步串行方式的特点
所谓同步通信，是指数据传送是以数据块（一组字符）为单位，字符与字符之间、字符内部的位与位之间都同步。
同步串行通信的特点可以概括为：
①以数据块为单位传送信息。
②在一个数据块（信息帧）内，字符与字符间无间隔。
③接收时钟与发送进钟严格同步。
（2）同步、串行方式的数据格式
同步串行通信的数据格式如图2所示，每个数据块（信息帧）由3个部
分组成：
①2个同步字符作为一个数据块(信息帧)的起始标志；
②n个连续传送的数据
③2个字节循环冗余校验码(CRC)
图2 同步串行数据格式
4．波特率、波特率因子与位周期
波特率——是指单位时间传输二进制数据的位数，其单位为位/秒（B/S）或
波特。
它是一个用以衡量数据传送速率的量。
一般串行异步通行的传送速度为50～19200波特，串行同步通信的传送速度可达500千波特。
波特率因子——是指时钟脉冲频率与波特率的比。
位周期Td——是指每个数据位传送所需要的时间，它与波特率的关系是：Td=1/波特率。
它用以反映连续二次采样数据之间的间隔时间。
5．调制解调器
调制解调器实际上由两个部分组成：调制器和解调器。
发送方用调制器将要传送的二进制数字信号调制转换成适合在电话线上传输的单频模拟信号；接收方用解调器把在电话一上检测到的模拟信号转换还原来数字信号。
6．UART（异步收发器）的组成
UART由三个部分组成：接收器、发送器、控制器。
接收器——将接收到的串行码转换成并行码，并对其进行错误检测。
发送器——将并行码转换为一定数据格式的串行码。
控制器——用以接收CPU的控制信号、执行CPU所要求的操作，并输出状
态信息和控制信息。
7．异步串行通信中设立的出错标志。
①奇偶错误；
②帧错误（数据格式错）；
③溢出错误（丢失错误、数据重叠）。
8．RS-232-C接口标准
所谓RS-232-C接口标准就是由EIA和CCITT推荐的在串行通信中采用的接口标准，即DTE与DCE之间串行二进制数据通信的接口标准。
9．RS-232-C的电平特性
RS-232-C采用“负逻辑”规定逻辑电平：
数据"0"或逻辑"0"为：+3V～+15V；
数据"1"或逻辑"1"为：-3V～-15V；
控制线的接通状态为：+3V～+15V；
控制线的断开状态为：-3V～-15V。
10．DTE与DCE
DTE——Data Terminal Equipment数据终端设备，它是数据源和接收信息的
目的。
在通信系统中，计算机系统和外围设备都可作为DTE。
DCE——Data Communication Equipment数据通信设备，它是DTE同通信
线路之间的信号匹配器，实现DTE与通信线线之间通信连接的建立、维持和终止，并完成信号变换和编码。
DCE通常是指调制解调器（MODEM）。
11．MC1488与MC1489
MC1488（或SN75150）——集成发送器，实现TTL电平到RS-232-C电平
的转换。
MC1489（或SN75154）——集成接收器，实现RS-232-C电平到TTL电平
的转换。