第4章串行通信接口技术D
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4章 总线技术与总线标准
一、选择1. 总线是一种（ ① ），由系统中各部件所共享，在（ ② ）的控制之下将信息准确地传送给（ ③ ）。
A 、公共信号通道B 、专用地信号连线C 、主设备D 、中断源E 、从设备F 、信号源2. 下面关于总线的叙述中，错误的是( )。
A 、总线位宽指的是总线能同时传送的最大数据位数B 、总线标准是指总线传送信息时应遵守的一些协议与规范C 、PCI 总线不支持突发成组传送D 、总线带宽是指单位时间内总线上可传送的最大数据量3. 74138译码器通常用于产生片选信号，其译码输入端应与系统的（ ）总线相连。
A 、地址B 、数据C 、控制D 、串行4. 按总线共享原则，为避免信号逻辑的混乱和器件的损坏，（ ）一个以上的输出引脚共享一条信号线。
A 、禁止B 、允许C 、当引脚较少时允许D 、当输出引脚有三态功能时允许5. 设异步串行接口电路中波特率因子为64，则接收端在确定起始位后应每隔（ ）个时钟周期对串行数据接收线采样一次。
A 、8B 、16C 、32D 、646. CPU 对存储器或I/O 端口完成一次读/写操作所需的时间称为一个（ ）。
A 、指令周期B 、总线周期C 、时钟周期D 、传输周期7. 处理器完成一个基本操作所用时间的最小单位是通常称为（ c ）周期，而完成一次存储器读/写操作所用时间通常称为（ b ）周期。
A 、指令周期B 、总线周期C 、时钟周期D 、循环周期8. 某系统总线时序如下图所示，可知该系统最大寻址空间为（ ① ）；数据线D0-7上传送的是（②）信息；总线可能采用（ ③ ）时序控制方式。
① A. 1KB B. 2KBC. 4KBD. 8KB② A. 写入到存储器的 B. 写入到端口的 C. 从存储器读出的 D.从端口读出的 ③ A. 异步 B. 同步 C. 周期挪用 D.以上都不对9. 为提高总线驱动能力通常可采用（ ）。
A 、译码器B 、多路转换器C 、采样保持器D 、三态缓冲器地址数据地址CLK IO /( /M) D0-7A0-10 (/WR) / RD10.通常来说，同种总线上的数据传送速率与距离成( )。
计算机通信接口技术
计算机通信接口技术计算机通信接口技术是计算机网络中的重要组成部分，它承担着计算机之间数据传输的任务。
本文将从通信接口的定义、分类、作用、发展历程以及应用领域等方面进行阐述。
一、通信接口的定义通信接口是计算机中用于实现不同设备之间数据传输的硬件或软件接口。
它提供了数据传输所需的物理、电气和协议等方面的支持，使不同设备之间能够进行有效的通信。
二、通信接口的分类通信接口根据其连接方式和传输速率的不同，可分为并行接口和串行接口。
并行接口是指同时传送多位数据的接口，常见的有打印机接口；串行接口是指逐位传输数据的接口，常见的有串口和USB接口。
三、通信接口的作用通信接口的主要作用是实现不同设备之间的数据传输。
通过通信接口，计算机可以连接外部设备，如打印机、鼠标、键盘等，实现与这些设备的数据交互。
同时，通信接口也支持计算机之间的数据传输，如通过局域网实现多台计算机之间的文件共享。
四、通信接口的发展历程随着计算机技术的不断发展，通信接口也经历了多个阶段。
早期的计算机通信接口主要采用并行接口，如LPT接口和ISA总线。
随后，串行接口逐渐取代了并行接口，如RS-232串口和USB接口的出现。
而近年来，随着高速网络的普及，以太网接口成为了主流的通信接口技术。
五、通信接口的应用领域通信接口技术广泛应用于各个领域。
在个人计算机领域，通信接口实现了计算机与外部设备的连接，如打印机接口、鼠标接口、键盘接口等。
在网络领域，以太网接口是实现计算机之间数据传输的关键技术。
在工业控制领域，通信接口实现了计算机与各类仪器设备的连接，用于实时监测和控制。
在通信领域，通信接口技术是实现电话、短信、视频通话等通信功能的基础。
总结：计算机通信接口技术是实现计算机之间数据传输的重要组成部分。
它提供了数据传输所需的硬件和软件支持，使不同设备之间能够进行有效的通信。
通信接口根据连接方式和传输速率的不同，可分为并行接口和串行接口。
通信接口的作用主要是实现计算机与外部设备、计算机与计算机之间的数据交互。
串行通信系统课程设计
串行通信系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解串行通信系统的基本原理，掌握其与并行通信的区别；2. 学会使用相关编程语言实现串行通信，了解串行通信接口和协议；3. 掌握串行通信系统的数据传输速率、误码率等性能指标的计算方法。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识解决实际问题的能力，能够独立设计简单的串行通信系统；2. 提高学生的编程实践能力，熟练使用相关开发工具进行串行通信程序设计；3. 培养学生的团队协作和沟通能力，能够就串行通信系统设计方案进行讨论和改进。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对通信技术发展的关注，激发学习兴趣，提高学习积极性；2. 培养学生的创新意识，鼓励学生尝试不同的设计方案，勇于克服困难；3. 增强学生的环保意识，认识到通信技术在环境保护中的重要作用。
课程性质：本课程为电子信息类学科的专业课程，旨在让学生掌握串行通信系统的基本原理和实际应用。
学生特点：学生已具备一定的电子技术和编程基础，对通信技术有一定的了解，但实践经验不足。
教学要求：结合学生特点和课程性质，采用理论教学与实践教学相结合的方式，注重培养学生的实际操作能力和团队协作能力。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续相关课程和实际工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 串行通信系统基本原理：介绍串行通信与并行通信的区别，分析串行通信的优缺点，探讨串行通信在现实生活中的应用。
- 教材章节：第一章 串行通信概述- 内容：串行通信原理、串行通信接口、串行通信协议。
2. 串行通信编程实践：讲解使用C语言、Python等编程语言实现串行通信的方法，分析串行通信接口的编程接口和函数库。
- 教材章节：第二章 串行通信编程- 内容：编程环境搭建、串行通信接口编程、数据发送与接收、常见问题及解决方法。
3. 串行通信系统性能分析：介绍串行通信系统的数据传输速率、误码率等性能指标，分析影响性能的因素。
- 教材章节：第三章 串行通信性能分析- 内容：数据传输速率、误码率、性能优化方法。
PC机与单片机之间的串行通讯、数据的发送和接收
PC机与单片机之间的串行通讯、数据的发送和接收【摘要】本文以MCS-51单片机为例，详细介绍了PC机与单片机之间的串行通讯、数据的发送和接收。
在Windows98下利用VB的串行通讯控件可实现PC机与单片机之间的通讯。
其数据的发送和接收采用红外线通信方式，其优点是：省去了有线通信信号线的直接连接，使用简单，移动方便,微机与单片机无直接连接，属完全隔离状态，两者间不会因为电平的不同而造成数据传输的失误，抗干扰能力强。
本设计主要应用AT89C51作为控制核心，并与LED数码显示管、双向可控硅、红外发射与接收相结合的系统，充分发挥了单片机的性能。
其优点硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等特点，具有一定的使用和参考价值。
【关键字】MSC-51（单片机），红外，RS-232，电平转换器，串行通信半双工【Abstract】This text take one-chip computer MCS-51 for example , introduce a serial communication, data’s sending and receiving . Under the Windows98 we make use of a communication control of VB to achieve the communication of the machine of PC and one-chip computer. Its data’s sending and receiving adopts the method of the infrared ray communication, its advantage is that it exclude the direct link of signal line of with-wired communication ,and usage are simple, and move is convenience etc. The tiny machine have no direct conjunction with single a machine, belonging to the complete insulation appearance, can't result in the error that data deliver both because give or get an electric shock even and different, the antijam ability is strong.This design is a system that it applies AT89C51 as control core and combine the LED figures manifestation tube, MAX232CPE level changer, infrared’s sending and receiving. The system completely exerts the function of one-chip computer. Its advantage is that the hardware circuit is simple; the software function is perfect; the control system is dependable; the rate of price and function is high etc. So the system has certainly consult value.【Keyword】MSC-51(One-chip computer), infrared, RS-232, Level changer, serial communication，half duplex目录前言3第一章系统分析4 1．1 系统功能的概述 5 1．2 系统要求及主要内容 5 1．3 系统技术指标 5第二章系统总体设计6 2．1硬件设计思路 6 2．2软件设计思路 7第三章硬件电路设计7 3．1 单片机模块设计 8 3．2 红外通信（发射与接收）电路的设计 14 3．3 PC机模块的设计 17第四章串行口通信技术20 4．1 单片机串行口通信 21 4．2 PC机串口通信 24第五章软件设计25 5．1 单片机通信程序设计 25 5．2 PC机通信程序设计 29第六章系统调试30 6．1 硬件调试 30 6．2 软件调试 31 6．3 综合调试 33 6．4 故障分析及解决方案 33 6．5 结论与经验 34结束语35附录36 附录1 电路原理图 36 附录2程序流程图 38 附录3程序清单 41 附录4元器件清单 44 附录5 英文资料 45 附录6 中文翻译 52参考文献56前言单片机的英文名称是Micro Controller unit,缩写为MCU，又称为微控制器，它是一种面向控制的大规模集成电路芯片。
微机原理 并行通信和接口技术 思考题 答案 (ZDB)
串行通信和接口技术1. 并行通信和串行通信各有什么优缺点？2. 在输入过程和输出过程中，并行接口分别起什么作用？3. 8255A的3个端口在使用时有什么差异？4. 当数据从8255A的端口C往数据总线上读出时，8255A的几个控制信号CS、A1、A0、RD、WR分别是什么？5. 8255A的方式选择控制字和置1/置0控制字都是写入控制端口的，那么，它们是由什么来区分的？6. 8255A有哪几种工作方式？对这些工作方式有什么规定？7. 对8255A设置工作方式，8255A的控制口地址为00C6H。
要求端口A工作在方式1，输入；端口B工作在方式0，输出；端口C的高4位配合端口A工作；低4位为输入。
8. 设8255A的4个端口地址为00C0H，00C2H，00C4H，00C6H，要求用置0/置1方式对PC6置1，对PC4置0。
9. 8255A在方式0时，如进行读操作，CPU和8255A分别要发什么信号？对这引起信号有什么要求？据此画出8255A方式0的输入时序。
10. 8255A在方式0时，如进行写操作，CPU和8255A分别要发什么信号？画出这些信号之间的时序关系。
11. 8255A的方式0一般使用在什么场合？在方式0时，如要使用应答信号进行联络，应该怎么办？12. 8255A的方式1有什么特点？参考教材中的说明，用控制字设定8255A的A口工作于方式1，并作为输入口；B口工作于方式1，半作为输入口，用文字说明各个控制信号和时序关系。
假定8255A的端口地址为00C0H，00C2H，00C4H，00C6H。
13. 8255A的方式2用在什么场合？说明端口A工作于方式2时各信号之间的时序关系。
14. 在并行接口中为什么要对输入/输出(特别是输出)数据进行锁存？在什么情况下可以不锁存？15. 并行接口电路中为什么要存放外设的状态？你能举出两个例子说明存放状态的必要性吗？16. 根据PC总线的特点，给一个并行接口设计一个译码器，并行口占用的I/O端口地址为4F0～4F3H。
串行通信基础知识
第9章
串行接口及串行通信技术
A 发送器 端
B 接收器 端
图9-5 单工方式
第9章
串行接口及串行通信技术
2．半双工( Half duplex)制式 半双工方式中，通信线路两端的设备都有一个发送 器和一个接收器，如图9-6所示。数据可双方向传送但 不能同时传送，即A端送B端收或B端送A端收，A、B 两端的发送/接收只能通过半双工通信协议切换交替工
送奇偶校验位，它只占帧格式的一位，用于传送数据 的有限差错检测或表示数据的一种性质，是发送和接
收双方预先约定好的一种检验(检错)方式。
第9章
串行接口及串行通信技术
(4) 停止位：字符帧格式的最后部分为停止位，逻辑
“ 1” 电平有效，位数可以是 1 位、 1/2位或 2位。表示一 个字符帧信息的结束，也为发送下一个字符帧信息做
两端协调同步工作，当接收端检测到停止位“1”时，
表示一帧数据已发送和接收完毕。图9-4表示同步通信 的字符
数据 字符1
数据 字符2
…
数据字 符n-1
数据 字符n
校验 字符
校验 字符
图9-4 同步通信数据传送格式
第9章
串行接口及串行通信技术
3．波特率 在串行通信中，发送设备和接收设备之间除了采
第9章
串行接口及串行通信技术
9.1 串行通信基础知识
9.1.1 并行通信和串行通信 1．并行通信 并行通信是指构成信息的二进制字符的各位数据 同时传送的通信方法，如图9-1所示。 2．串行通信
串行通信是指构成信息的二进制字符的各位数据
一位一位顺序地传送的通信方式，如图9-2所示。
第9章
串行接口及串行通信技术
有三条，一条用于发送，一条用于接收，一条用于公
(计算机控制技术)第4章计算机过程输入输出通道
03
输出通道技术
模拟量输出通道
模拟量输出通道的作用是将计 算机输出的数字信号转换为模 拟信号，以驱动各种执行机构
。
常见的模拟量输出通道有电压 输出型和电流输出型两种，它 们通过不同的方式将数字信号
转换为模拟信号。
电压输出型模拟量输出通道的 优点是电路简单、成本低，适 用于输出信号较小、对精度要 求不高的场合。
03
输出通道的驱动能力是指其能够驱动执行机构或控制设备的能力，包 括最大输出电压、最大输出电流等参数。
04
选择具有足够驱动能力的输出通道可以保证系统的正常运行和稳定性。
04
输入输出通道的信号处 理与接口技术
信号的预处理技术
信号的放大与衰减
根据信号的幅度调整，确 保信号在传输过程中保持 稳定。
信号的滤波
去除噪声和其他干扰，提 高信号质量。
信号的整形
将不规则或非标准信号转 换为适合传输和处理的信 号。
信号的转换技术
A/D转换将模拟信号转换为数字信号，源自 于计算机处理。D/A转换
将数字信号转换为模拟信号，便于 实际应用。
光电转换
将光信号转换为电信号，或反之。
信号的传输与接口技术
总线技术
实现多个设备之间的数据传输和通信。
数字量输出通道的作用是将计算机输出的数字 信号转换为控制信号，以驱动各种控制设备。
晶体管输出型数字量输出通道的优点是响应速度 快、驱动能力强，适用于需要快速响应的场合。
输出通道的负载特性与驱动能力
01
输出通道的负载特性是指执行机构或控制设备的输入阻抗、输入电压、 输入电流等参数。
02
了解负载特性有助于选择合适的输出通道类型和规格，以确保系统的 稳定性和可靠性。
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4.4 RS—485通信网络
当前自动控制系统中常用的网络，如现场总线CAN、 Profibus 、 INTERBUS-S 以 及 ARCNet 的 物 理 层 都 是基于RS-485的总线进行总结和研究。
第4章串行通信接口技术D
4.4 RS—485通信网络
二、RS—485通信总线的技术标准
4.2 RS-232-C标准接口
DB-25D型连接器
引脚 符号 方向
13
发送 电流（-）
11
发送
电流（+）
DCD GND DS RCTS RTS RXD TXD
9
8 7 6 5
4 3 2 1
（-）接收 25 电流
22 RI
20 DTR
1 8
（+）接收
电流
141 Βιβλιοθήκη TXD O3 RXD I 4 RTS O 5 CTS I 6 DSR I 7 GND 8 CD I
5.接收器的输入灵敏度为200mV（即（V+）-（V-）
≥0.2V，表示信号“0”；（V+）-（V-）≤-0.2V，表示信号
第4章串行通信接口技术D
4.4 RS—485通信网络
一、RS-232、RS-422与RS-485的简单介绍 为扩展应用范围，EIA又于1983年在RS-422基础
上制定了RS-485标准，增加了多点、双向通信能力， 即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了 发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模 范围，后命名为TIA/EIA-485-A标准。由于EIA提出 的建议标准都是以RS作为前缀，所以在通讯工业领域， 仍 然 习 惯 将 上 述 标 准 以 RS 作 前 缀 称 谓 。 RS-232 、 RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定， 而不涉及接插件、电缆或协议，在此基础上用户可以 建立自己的高层通信协议。
RS-485标准采有用平衡式发送，差分式接收的数据收发器
来驱动总线，具体规格要求：
1.接收器的输入电阻RIN≥12kΩ
2.驱动器能输出±7V的共模电压
3.输入端的电容≤50pF
4.在节点数为32个，配置了120Ω的终端电阻的情况下，
驱动器至少还能输出电压1.5V（终端电阻的大小与所用双绞线
的参数有关）
第4章串行通信接口技术D
4.2 RS-232-C标准接口
应用说明：
❖RS-232-C电平与TTL/CMOS电平不兼容，故两 者连
接时，必须进行电平转换。
第4章串行通信接口技术D
以MC1488/MC1489作为收/发转换时钟
4.2 RS-232-C标准接口
❖为了提高抗干扰能力，提高传输速度，增大传 输距离，可在收/发端加光电隔离或用新型RS232-C串行通信转发器FC232。
第4章串行通信接口技术D
4.2 RS-232-C标准接口
主要电气指标：
❖最高传输速率：20kbit/s ❖最大传输距离：约 3❖0逻m辑电平：负逻辑
➢逻辑“1”（传号）：要求发送端-5～-25v, 接收端＜-3v。
➢逻辑“0”（空号）：要求发送端+5～+25v, 接
收端＞+3v。 高低电平摆幅大，目的是增大噪声容限，提 高抗噪声、抗传输线衰减的能力。
器长
长线收发器
PC
PE
线
长线收发器
收
机
514A
发
长线收发器
长线收发器
FC232
计算机或终端 计算机或终端 计算机或终端 计算机或终端
利用FC2第34章2作串行为通R信S接-口2技3术2-DC通信转发器
4.2 RS-232-C标准接口
DB-9D型连接器
引脚 符号 方向
功能
DCD 1 RXD 2 TXD 3 DTR 4 GND5
第四章 串行通信技术
异步串行通信协议及标准接口 RS-232-C标准接口 20mA电流环接口
第4章串行通信接口技术D
4.1 异步串行通信协议及标准接口
异步串行通信协议
异步串行通信格式
第4章串行通信接口技术D
4.1 异步串行通信协议及标准接口
异步通信的同步检测与正确采样的三项措施： ❖以相反极性的起始位/停止位（空闲位）检测新
字符的开始，为接收端正确采样提供时间基准。 ❖接收器在每位码元的中心采样，以获得最大的
收/发时钟频率偏差容限。 ❖接受时钟频率=n×波特率，以提高采样分辨率
和抗干扰能力。
第4章串行通信接口技术D
用16倍波特率时钟的同步检测与采样过程示意图
4.1 异步串行通信协议及标准接口
传输速率：
50，75，110，150，300，600，1200， 2400，4800，9600，19200等11种波特率可 选。
20 DTR O
22 RI I
功能
保护地 发送数据 接收数据 请求发送 清除发送 数据设备就绪
信号地 载波检测 数据终端就绪 振铃指示
第4章串行通信接口技术D
DB-25D型连接器及其信号说明
4.4 RS—485通信网络
一、RS-232、RS-422与RS-485的简单介绍
RS-422 由 RS-232 发 展而 来 ， 它 是 为 弥 补 RS232之不足而提出的。为改进RS-232通信距离短、 速率低的缺点，RS-422定义了一种平衡通信接口， 将 传 输 速 率 提 高 到 10Mb/s ， 传 输 距 离 延 长 到 1200米（速率低于100kb/s时），并允许在一条 平衡总线上连接最多10个接收器。RS-422是一种 单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，被 命名为TIA/EIA-422-A标准。
6 DSR
7 8 9
RTS CTS RI
1 DCD I 2 RXD I
3 TXD O 4 DTR O 5 GND 6 DSR I 7 RTS O 8 CTS I 9 RI I
载波检测 接收数据 发送数据
数据终端就绪 信号地
数据设备就绪 请求发送
清除发送 振铃指示
DB-9D型第连4章接串行器通及信接其口技信术D号说明
常用串行通信标准接口 ❖RS-232-C接口 ❖20mA(60mA)电流环接口 ❖RS-449/422/423接口
第4章串行通信接口技术D
4.2 RS-232-C标准接口
——一种电压控制的串行通信接口标准，由 美国EIA协会公布和推荐 信号连接规范：使用25脚连接器，定义 了 2信0根号引连脚接信方号法，：分成主、辅两个信道。 常用三种连接方法，以适应不同应用场合： ❖有调制解调器的实用连接 ❖无调制解调器的正规连接 ❖无调制解调器的最简连接