串行通信概述
串行通信及串行扩展技术

传感器数据采集
01
串行通信接口可以连接各种模拟或数字传感器,实现数据的实
时采集和传输。
数据处理与存储
02
通过串行通信将采集到的数据传输到上位机或数据中心,进行
进一步的处理、分析和存储。
系统监控与控制
03
串行通信可用于实现远程监控和控制,提高数据采集系统的灵
活性和可维护性。
在远程监控系统中的应用
01
特点
传输线少,成本低,适用于远距 离通信,但传送速度较慢。
串行通信协议
异步通信协议
以字符为单位进行传输,字符间通过 特定的起始位和停止位进行同步。
同步通信协议
以数据块为单位进行传输,通过同步 字符或同步信号实现收发双方的时钟 同步。
串行通信接口标准
RS-232C接口标准
定义了数据终端设备(DTE)和数据通信设备(DCE)之间的接口标准,采用 负逻辑电平,最大传输距离约15米。
串行扩展工作原理
01
数据传输
在串行通信中,数据以位为单位进行传输。发送端将数据按位依次发送
到传输线上,接收端按位接收并组合成完整的数据。数据传输过程中需
要遵循特定的通信协议和数据格式。
02
同步与异步通信
串行通信可分为同步通信和异步通信两种方式。同步通信需要发送端和
接收端保持严格的时钟同步,而异步通信则通过特定的起始位和停止位
无线化发展趋势
无线通信技术的普
及
随着无线通信技术的不断发展, 串行通信逐渐实现无线化,使得 设备间的通信更加灵活方便。
低功耗无线通信技
术
针对低功耗设备的需求,发展出 低功耗无线通信技术,延长设备 的续航时间。
无线通信安全性增
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
13
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、
31
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。
21
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)。
23
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)。
串行通信

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。
串行通信的特点

USB
定义
USB(Universal Serial Bus)是一种通用的串行通信接口 标准,由美国国家标准化协会(USB Implementers Forum)制定。
传输速度
USB具有较高的数据传输速率,从最初的USB 1.0到最新的 USB 3.0,速度不断提升。
传输方式
USB采用差分(平衡)传输方式,通过一对传输线实现高 速数据传输。
定义
串行通信是一种数据通信方式, 通过一条传输线逐位传输数据。
传输距离远
由于信号在传输线上的衰减较 小,因此可以用于长距离的数 据传输。
可靠性高
由于信号在传输线上的干扰较 小,因此传输的可靠性较高。
与并行通信的区别
并行通信:并行通信是通过多条传输线 同时传输数据,数据在传输线上同时传 输。
并行通信的数据传输速率较快,但成本 较高,而串行通信的数据传输速率较慢 ,但成本较低。
机等。
RS-4
定义
RS-485是另一种标准的串行通 信接口,由美国电子工业协会
(EIA)制定。
传输方式
RS-485采用差分(平衡)传输 方式,通过一对传输线实现数 据的发送和接收。
传输距离
由于RS-485的信号幅度较大, 传输距离相对较长,通常在100 米以内。
应用场景
常用于多台设备之间的中短距 离通信,如楼宇自动化、智能
类型
校验位可以是奇校验、偶校验或无校验。
功能
校验位用于检测数据传输过程中可能出现的错误,提高数据传输 的可靠性。
停止位
01
02
03
停止位
在数据传输结束时发送停 止位,表示数据传输的结 束。
作用
用于同步接收器和发送器, 确保数据传输的正确结束。
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。
BACK
NEXT
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
第二章 串行通讯

第2章 串行通讯
RS-422A与RS-232C不 兼容,双端平衡输出驱动, 双端差分接收,从而使其抑 制共模干扰的能力更强,传 输速率和传输距离比RS- 423A更进一步。 RS-423A与RS-422A带 负载能力较强,一个发送器 可以带动10个接收器同时 接收。RS-423A与RS- 422A的电路连接分别如图 5-8(a),(b)所示。
第10页 2012年6月11日星期一
第2章 串行通讯 1.总线描述
RS-232C标准定义了数据通信设备(DCE)与数据终 端设备(DTE)之间进行串行数据传输的接口信息,规 定了接口的电气信号和接插件的机械要求。RS— 232C对信号开关电平规定如下(负载3~7kΩ): 驱动器的输出电平为: 接收器的输入检测电平为: 逻辑“0”:+5~+15V 逻辑“0”:>+3V 逻辑“1”:-5~-15V 逻辑“1”:<-3V RS-232C采用负逻辑,噪声容限可达到2V。
第23页 2012年6月11日星期一
第2章 串行通讯
针对以上不足,EIA于1977年制定了新标准(RS—449), 目的在于支持较高的传输速率和较远的传输距离。 RS-449标准定义了RS-232C所没有的10种电路功 能,规定了37脚的连接器标准。RS-422A和RS- 423A实际上只是RS-449标准的子集。 RS-423A与RS-232C兼容,单端输出驱动,双端差分 接收。正信号逻辑电平为+200mV~+6V,负信号逻 辑电平为-200mV~-6V。差分接收提高了总线的抗 干扰能力,从而在传输速率和传输距离上都优于RS- 232C。
第4页
2012年6月11日星期一
第2章 串行通讯
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。
第7章 串行通信

第7章 串行通信 7.3.1方式0
当SM0=0、SM1=0时,串行方式选择方式0。这种工作方式实质上 是一种同步移位寄存器方式。其数据传输波特率固定为(1/12)fOSC。数 据由RXD(P3.0)引脚输入或输出,同步移位时钟由TXD(P3.1)引脚输 出。接收/发送的是8位数据,传输时低位在前。帧格式如下:
D7 SD7 D6 SD6 D5 SD5 D4 SD4 D3 SD3 D2 SD2 D1 SD1 D0 SD0
写SBUF(MOV SBUF,A),访问发送数据寄存器; 读SBUF(MOV A,SBUF),访问接收数据寄存器。
第7章 串行通信
7.3 AT89S51单片机的串行口工作方式
AT89S51单片机的串行口工作方式由控制寄存器中的SM0、SM1决 定,具体如表7-1所示: 表7-1 串行口工作方式选择位SM0、SM1 SM0 0 0 1 1 SM1 0 1 0 1 工作方式 方式0 方式1 方式2 方式3 特 点 8位移位寄存器 10位UART 11位UART 11位UART 波 fOSC/12 可变 fOSC/64或fOSC/32 可变 特 率
SM2
9CH
REN
9BH
TB8
9AH
RB8
99H
TI
98H
RI
其中,各位的含义如下: SM0,SM1—串行口工作方式选择位。其功能见表格7-1。 SM2—允许方式2、3中的多处理机通信位。 方式0时,SM2=0。 方式1时,SM2=1,只有接收到有效的停止位,RI才置1。 方式2和方式3时,若SM2=1,如果接收到的第九位数据(RB8)为0, RI置0;如果接收到的第九位数据(RB8)为1,RI置1。这种功能可用于 多处理机通信中。
每当接收移位寄存器左移一位,原写入的“1111 1110”也左移一位。当最 右边的0移到最左边时,标志着接收控制器要进行最后一次移位。在最后一 次移位即将结束时,接收移位寄存器的内容送入接收缓冲器SBUF,然后在 启动接收的第10个机器周期时,清除接收信号,置位RI。
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串行通信概述
串行通信是一种数据传输技术,它将传输的数据位逐个串行传输,而不是同时传输多个位。
串行通信通常比并行通信慢,因为传输时间更长,但它在数据传输方面具有一定的优势。
串行通信的优点
使用串行通信技术有一些明显的优点。
首先,串行通信最大使用的是一根传输线。
这意味着使用串行通信技术的设备材料成本更低,因为它们不需要使用很多线缆。
此外,因为传输速度较慢,串行通信也更适合在长距离传输数据。
因此,串行通信技术主要用于远距离通信,如在无线电通讯和卫星通信等方面。
串行通信在数据传输中更安全,因为数据以逐个比特的形式传输。
这使得数据从被入侵的风险中更容易获得保护,因为他们很难破解这种逐位传输的数据格式。
串行通信的缺点
虽然串行通信有一些优势,但它也有一些缺点。
首先,传输速度比较慢,因为逐个传输的数据的传输速度较慢。
为了增加传输速度,可以使用并行通信来同时传输多个数据位。
其次,由于传输的数据以逐个比特的形式传输,设备指令可能需要更多的时间来处理数据。
这可以显著影响计算机的整体性能。
串口
串口是一种常见的串行通信接口,用于将计算机连接到其他设备。
串口通常用于传输控制台和其他设备之间的操作指令。
串口通常使用串行线缆和特定的串口连接器进行数据传输。
串口还具有通常使用的标准的传输速率,因此,需要使用相同波特率的设备才能正确地通信。
串口通信使用有效载荷、校验和和控制位等机制来保证传输数据的准确性。
有效载荷是传输的实际数据位。
校验和是一种用于检查数据是否完整无误的机制。
在数据传输过程中,校验和用于检测在传输过程中可能发生的错误。
控制位用于控制数据传输的节奏和速率等因素。
总结
串行通信是一种数据传输技术,它采用逐个传输数据位的方式传输数据。
串行通信技术更适用于远距离通信,并且使用成本更低。
但是,由于传输速度较慢,它可能对计算机的性能产生负面影响。
串口是一种常见的串行通信接口,提供了有效载荷、校验和和控制位等机制,以确保传输数据的准确性。
在计算机通信等方面,串口通信是一种广泛使用的接口。