单片机原理及接口技术第6章 串行通信及其应用PPT课件
合集下载
新编单片机原理与应用第六章课件资料
6.1 串行通信基础
控制器与外部设备或控制器与控制器之间的数据 传送称为通信。
通信方式: 并行通信 和 串行通信。 串行通信就是数据按位顺序串行传送，最少只需 一根传输线即可完成，成本低, 但速度慢。 串行通信分又可分为同步和异步两种方式。 同步通信是通过发送同步字符协调发送方和接收 方的串行通信方式，要求双方的时钟严格同步。 异步通信是通信发送方与接收方使用各自的时钟 分别控制数据的发送和接收的串行通信方式。
串行通信有以下三种连接形式：
单工(Simplex)形式：数据传送是单向的，通信双方 中一方固定为接收端，另一方固定为发送端。
半双工(Half-duplex)形式：数据传送是双向的，但 任何时刻只能由其中的一方发送数据，另一方接收 数据，发送和接收不能同时进行。
全双工(Full-duplex)形式：数据传送是双向的，且 可以同时发送和接收数据。
SMOD: 波特率倍增位。 在串行口方式1、方式2、方式3时，波特率与
SMOD有关，当SMOD=1时，波特率提高一倍。 复位时，SMOD=0。
6.3.3 中断允许寄存器IE
7
654 3
2
10
EA － － ES ET1 EX1 ET0 EX0
开放串行口中断: EA=1 ES=1
主要内容
6.1 串行通信基础 6.2 串行口的结构与工作原理 6.3 串行口的控制寄存器 6.4 单片机串行通信工作方式 6.5 单片机串行通信接口技术
在方式0和方式1中，该位未用。
RB8: 接收到数据的第九位。 在方式2或方式3中，作为奇偶校验位或地址帧
(1)/数据帧(0)的标志位。 在方式1时，若SM2=0，则RB8是接收到的停止位。
TI: 发送中断标志位。 在方式0时，当串行发送第8位数据结束时，或在
《单片机串口通信》PPT课件
10位×240个/秒 = 2400 bps
整理课件ppt
14
2、传输距离与传输速率的关系
串行接口或终端直接传送串行信息位流的
最大距离与传输速率及传输线的电气特性有 关。当传输线使用每0.3m（约1英尺）有 50PF电容的非平衡屏蔽双绞线时，传输距离 随传输速率的增加而减小。当比特率超过 1000 bps 时，最大传输距离迅速下降，如 9600 bps 时最大距离下降到只有76m（约 250英尺）。
整理课件ppt
2
▪计算机通信是将计算机技术和通信技术的相结合， 完成计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信 息交换 。可以分为两大类：并行通信与串行通信。
▪并行通信通常是将数据字节的各位用多条数据线同
时进行传送 。
8位同时传送 1
0
接
1
发
0
收 设
1
送
1 0
设
备
0
备
询问
应答
并行通信控制简单、传输速度快；由于传输线较多，长距离
校验场 01111110
此时，将数据块看作数据流，并用序列01111110作为开始 和结束标志。为了避免在数据流中出现序列01111110时引起 的混乱，发送方总是在其发送的数据流中每出现5个连续的1 就插入一个附加的0；接收方则每检测到5个连续的1并且其后 有一个0时，就删除该0。
典型的面向位的同步协议如ISO的高级数据链路控制规程 HDLC和IBM的同步数据链路控制规程SDLC。
3、抗干扰能力差
RS-232C在电平转换时采用单端输入输出，在传输过程中 当干扰和噪声混在正常的信号中。为了提高信噪比，RS-232C 总线标准不得不采用比较大的电压摆幅。
整理课件ppt
整理课件ppt
14
2、传输距离与传输速率的关系
串行接口或终端直接传送串行信息位流的
最大距离与传输速率及传输线的电气特性有 关。当传输线使用每0.3m（约1英尺）有 50PF电容的非平衡屏蔽双绞线时，传输距离 随传输速率的增加而减小。当比特率超过 1000 bps 时，最大传输距离迅速下降，如 9600 bps 时最大距离下降到只有76m（约 250英尺）。
整理课件ppt
2
▪计算机通信是将计算机技术和通信技术的相结合， 完成计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信 息交换 。可以分为两大类：并行通信与串行通信。
▪并行通信通常是将数据字节的各位用多条数据线同
时进行传送 。
8位同时传送 1
0
接
1
发
0
收 设
1
送
1 0
设
备
0
备
询问
应答
并行通信控制简单、传输速度快；由于传输线较多，长距离
校验场 01111110
此时，将数据块看作数据流，并用序列01111110作为开始 和结束标志。为了避免在数据流中出现序列01111110时引起 的混乱，发送方总是在其发送的数据流中每出现5个连续的1 就插入一个附加的0；接收方则每检测到5个连续的1并且其后 有一个0时，就删除该0。
典型的面向位的同步协议如ISO的高级数据链路控制规程 HDLC和IBM的同步数据链路控制规程SDLC。
3、抗干扰能力差
RS-232C在电平转换时采用单端输入输出，在传输过程中 当干扰和噪声混在正常的信号中。为了提高信噪比，RS-232C 总线标准不得不采用比较大的电压摆幅。
整理课件ppt
接口课件第6章串行接口
接口电路的设计和优化
硬件方面
针对不同接口特点，合理设计布线、增强电路抗干 扰能力、提升信号传输稳定性等。
软件方面
编写清晰简洁的程序代码、提高系统性能、抵御恶 意攻击等，保证接口电路的稳定工作。
串行接口的测试与调试方法
1 仿真测试
采用仿真工具对电路进行测试和分析，能快速发现并修复问题。
2 硬件测试
串行接口PPT课件第6章
串行接口是电子产品中广泛应用的技术之一，本章将对串行接口的基本概念、 分类和特点进行介绍。
串行接口的原理与流程
1
发送端
将字节按照特定协议编码并按位转换成电信号，经过物理层和传输介质发送至接 收端。
2
物理层
采用不同的编码方式处理发送端的信号，以确保数据传输的准确性和稳定性。
3
通过万用表、示波器等工具对接口电路进行实际测试，可以检测系统的真实工作情况。
3 调试追踪
利用断点、跟踪等技术进行代码调试，可以快速定位和解决系统故障。
串行接口技术的发展趋势
“高速、宽带、智能”
“数字化、集成化、 模块化”
“多协议、多层次、 多媒体”
I2芯片之间的通讯，具有线路简洁、速率高等特点，被广泛应用于电脑硬件、 手机等领域。
2
SPI串行总线
具有传输速率高、接口数量多、传输距离远等特点，被广泛用于嵌入式系统、网 络通讯、数码电子产品等行业。
3
CAN总线和LIN总线
CAN和LIN总线是汽车电子领域中广泛使用的两种通讯协议，具有成本低、稳定 性高等优点，能有效提高整车性能。
RS-485/422总线的规范
RS-485总线
是一种高可靠性的多点通讯协议，支持千米级传输距离和百兆级传输速率，被广泛用于工业 自动化、电力监测等领域。
单片机第6章 串行口
• 方式0为同步移位寄存器输入/输出方式，常用于扩展并行 I/O口。 • 2. 方式1 • 方式1为波特率可变的10位异步通信方式，由TXD端发送数 据，RXD端接收数据。收发一帧数据的格式为1位起始位、 8位数据位、一位停止位，共10位 。 • 3. 方式2和方式3 • 这两种方式都是11位异步通信，操作方式完全一样，只有 波特率不同，适用于多机通信。在方式2或方式3下，数据 由TXD端发送，RXD端接收。收发一帧数据为11位：1位起 始位（低电平）、8位数据位、1位可编程的第9位（D8： 用于奇偶校验或地址/数据选择，发送时为TB8，接收时送 入RB8）、1位停止位（高电平）。 • 6.2.4 波特率设置 • 1. 方式0的波特率 • 在方式0下，串行口的波特率是固定的，即 • 波特率=fosc /12
1 1 1
第n D6 D7 0/1 1
b
0 D0
图6-1 异步通信的字符帧格式
• 每一帧数据包括以下几个部分： • （1）起始位 • （2）数据位 • （3）奇偶校验位 • （4）停止位 • 2. 同步通信 • 在同步通信中，每个数据块传送开始时，采用一个或两个 同步字符作为起始标志 ， 数据在同步字符之后，个 数不受限制，由所需传送 的数据块长度确定。其格 式如图6-2所示。
• • • •
6.1 6.2 6.3 6.4
• 第6章 单片机串行口及应用 串行通信的基本概念 51单片机串行口 串行口应用 常用串行通信总线标准及接口电路
• 在很多单片机应用系统中，经常需要单片机和其它单片机、 PC机或外部设备进行数据通信。计算机与外界的信息交换 称为通信。CPU与外部设备的基本通信方式有两种：① 并 行通信，数据的各位同时进行传送。其特点是传送速度快、 效率高，数据有多少位，就需要有多少根传输线。 ② 串 行通信，数据一位一位地按顺序进行传送。其特点是只需 一对传输线就可实现通信，当传输的数据较多、距离较远 时，它可以显著减少传输线，降低通信成本，但是串行传 送的速度慢。 • 6.1 串行通信的基本概念 • 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。 • 6.1.1 异步通信和同步通信 • 串行通信有两种基本通信方式：异步通信和同步通信。 • 1. 异步通信 • 在异步通信中，数据通常以字符（或字节）为单位组成数 据帧传送。如图6-1所示。
单片机原理与应用第6章 单片机串行通信及接口
360字符/s×10位/字符=3600 bps
一位二进制数传送的时间即为波特率的倒数： Tb=1/3600 s=0.278 s
下午10时27分48秒
6.1.4 信号的调制与解调
当异步通信的距离在30 m以内时，计算机之间可 以直接通信。而当传输距离较远时，通常是用电 话线进行传送，由于电话线的带宽限制以及信号 传送中的衰减，会使信号发生明显的畸变。所以， 在这种情况下，发送时要用调制解调器 （Modulator）把数字信号转换为模拟信号，并加 以放大再传送，这个过程称为调制。在接收时， 再用解调器（Demodulator）检测此模拟信号，并 把它转换成数字信号再送入计算机，这个过程称 为解调。
图6-3 串行通信数据传送方向示意图
下午10时27分48秒
6.1.3 波特率
波特率（Band Rate）：每秒钟传送二进制数码 的位数，单位是bps（bit per second），即位/秒 （b/s）。 例6-1 在同步通信中信息传送速度为360b/s，每个 字符又包含10位，试求此同步通信中的波特率及一 位二进制数的传送时间。 解：波特率是
下午10时27分48秒
6.2.2 与串行口有关的寄存器
串行口通过引脚RXD（P3.0，串行数据接收端） 和引脚TXD（P3.1，串行数据发送端）与外界进行 通信。 串行发送与接收的速率与移位时钟同步，定时/计 数器T1作为串行通信的波特率发生器，T1溢出率 经2分频（或不分频）又经16分频作为串行发送或 接收的移位时钟。 串行口的接收和发送由串行口缓冲寄存器SBUF、 串行口控制寄存器SCON和电源控制寄存器PCON 来控制。
下午10时27分48秒
6.1.1 串行通信方式
1.异步通信
单片机原理与应用第6章 单片机串行通信及接口
第6章 单片机串行通信及接口
MCS－51单片机的串行口结构。 MCS－51单片机的串行口的四种工作方 式及串行口通信波特率的设定方法。 MCS－51单片机的串行口的典型应用。
下午10时27分48秒
本章主要内容
6.1 串行通信基础 6.2 MCS-51的串行接口 6.3 串行口应用举例
下午10时27分48秒
6.2.3 串行口的工作方式
3. 方式2和方式3
均为9位数据异步通信方式，两者的差异仅在于 通信波特率有所不同。传送一帧信息为11位，包 括一位起始位0，8位数据位，一位程控位和一位 停止位。
发送过程 方式2和方式3发送过程类似于方式1。所不同的 是方式2和方式3有9位有效数据位。发送时， CPU除要把发送字符装入SBUF外，还要把第九 位程控位先送入SCON中的TB8中。
例：设串行口工作在方式1，允许接收，则指令为：
MOV SCON，#01010000B
下午10时27分48秒
6.2.2 与串行口有关的寄存器
3. 电源控制寄存器PCON
作用：它主要用于CHMOS的80C51单片机实 现电源控制（低4位）。在HMOS型的8051单片 机中，除PCON.7的SMOD位，其余位均无意义。
下午10时27分48秒
图6-2 同步通信中数据的格式
6.1.1 串行通信方式
串行通信特点
异步通信特点：不需要传送同步脉冲，字符帧长 度也不受限制，故硬件结构比同步通信方式简单； 但此种传送方式中包含有起始位和停止位而降低了 有效数据的传输速率。
同步通信特点：数据块传送时去掉了字符开始和 结束的标志，所以其速度高于异步传送；但在硬件 上需要插入同步字符和相应的检测部件，增加了硬 件设计的难度。
MCS－51单片机的串行口结构。 MCS－51单片机的串行口的四种工作方 式及串行口通信波特率的设定方法。 MCS－51单片机的串行口的典型应用。
下午10时27分48秒
本章主要内容
6.1 串行通信基础 6.2 MCS-51的串行接口 6.3 串行口应用举例
下午10时27分48秒
6.2.3 串行口的工作方式
3. 方式2和方式3
均为9位数据异步通信方式，两者的差异仅在于 通信波特率有所不同。传送一帧信息为11位，包 括一位起始位0，8位数据位，一位程控位和一位 停止位。
发送过程 方式2和方式3发送过程类似于方式1。所不同的 是方式2和方式3有9位有效数据位。发送时， CPU除要把发送字符装入SBUF外，还要把第九 位程控位先送入SCON中的TB8中。
例：设串行口工作在方式1，允许接收，则指令为：
MOV SCON，#01010000B
下午10时27分48秒
6.2.2 与串行口有关的寄存器
3. 电源控制寄存器PCON
作用：它主要用于CHMOS的80C51单片机实 现电源控制（低4位）。在HMOS型的8051单片 机中，除PCON.7的SMOD位，其余位均无意义。
下午10时27分48秒
图6-2 同步通信中数据的格式
6.1.1 串行通信方式
串行通信特点
异步通信特点：不需要传送同步脉冲，字符帧长 度也不受限制，故硬件结构比同步通信方式简单； 但此种传送方式中包含有起始位和停止位而降低了 有效数据的传输速率。
同步通信特点：数据块传送时去掉了字符开始和 结束的标志，所以其速度高于异步传送；但在硬件 上需要插入同步字符和相应的检测部件，增加了硬 件设计的难度。
单片机串行通讯及其接口PPT共105页
单片机串行通讯及其接口
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
Байду номын сангаас
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
谢谢！
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
Байду номын сангаас
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
谢谢！
单片机 第6章 单片机串行口及应用
• 3 波特率 • 串行通信的数据是按位进行传送的， 串行通信的数据是按位进行传送的，每秒钟 传送的二进制数码的位数称为波特率（ 传送的二进制数码的位数称为波特率（也称比 特数） 单位是bps（bit per second），即位 特数），单位是 （ ） 即位/ 波特率是串行通信的重要指标， 秒。波特率是串行通信的重要指标，用于衡量 数作为常用的波特率。 列，作为常用的波特率。标准波特率的系列为 110、 300、 600、 1200、 1800、 2400、 4800、 、 、 、 、 、 、 、 9600和19200bps。 和 。
• 6.1 MCS-51单片机串行接口 单片机串行接口 1.异步通信和同步通信
串行通信有两种基本通信方式：异步通信和 同步通信。 (1) 异步通信 在异步通信中，数据通常以字符（或字节）为单 位组成数据帧传送。 (2) 同步通信 在同步通信中，每个数据块传送开始时，采用一个 或两个同步字符作为起始标志（接收端不断对传送线采 样，并把采样到的字符和双方约定的同步字符比较，只 有比较成功后才会把后面接收到的数据加以存储）。
微机原理及应用
第6章 单片机串行口及应用 章
•
CPU与外部设备的基本通信方式有两种： ① 并行通信，数据的各位同时进行传送。其特 点是传送速度快、效率高，数据有多少位，就 需要有多少根传输线。当数据位数较多和传送 距离较远时，就会导致通信线路成本提高, 因 此它适合于短距离传输。② 串行通信，数据一 位一位地按顺序进行传送，其特点是只需一对 传输线就可实现通信，当传输的数据较多、距 离较远时，它可以显著减少传输线，降低通信 成本。
• 6.3 串行口控制 • MCS-51的串行口是可编程接口，通 过对两个特殊功能寄存器SCON和PCON 进行编程可控制串行口的工作方式和波 特率。
第六章单片机串行口及应用
微机原理及应用第六章单片机串行口及应用P2 6.1 MCS-51 单片机串行接口6.1.1 基本概念1.串行通信与并行通信并行通信：数据的各位同时进行传送的通信方式。
并行通信的优点是传送速度快，缺点是需要的传输线多，不适宜远距离通信。
并行通信通过并行口实现。
串行通信：数据逐位按顺序传送的通信方式。
串行通信的优点是只需要一对传输线，特别适用于远距离通信。
其缺点是传送速度低。
串行通信通过串行口实现。
2.异步通信和同步通信(1)异步通信在异步通信中，数据以字符为单位进行传送，一个字符也叫一帧信息。
每帧数据数用一起始位(低电平)表示传送字符的开始，接着由数据的低位开始逐位传送。
最后以一个停止位(高电平)表示该字符结束。
异步通信字符帧的格式 无空闲位字符帧：带空闲位字符帧：P3D70/1D1D0D1D2D3D4D5D6D70/1D011停止位起始位停止位起始位第n-1字符第n+1字符第n 字符帧8个数据位校验位停止位起始位D0第n+1字符D0D1D2D3D4D5D6D70/111起始位第n-1字符第n 字符帧8个数据位111空闲位空闲位校验位(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。
每次通信连读传送若干个数据字符。
在数据传送前，发送方先发送1个或2个同步符作起始标志，接收方不断采样传输线，确认接收到同步符后便开始接收后面的数据。
数据紧跟同步符之后，个数不受限制，每个数据不需起始位和停止位，数据之间无间隙。
所以同步通信的传输速率要比异步通信高，可达56000bps。
为使发送方和接收方的时钟保持严格同步，要求发送方除发送数据外，还要同时发送时钟脉冲到接收端。
同步字符1同步字符2数据1数据2数据3数据……同步字符数据1数据2数据3数据……3. 串行通信的传送方式串行通信的传送方式有三种。
(1)单工方式：只允许数据向一个方向传送。
(2)半双工方式：允许数据双向传送，但同一时刻只能一方发送，另一方接收。