《单片机原理与应用及上机指导》第9章串行通信及接口课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《《单片机原理与应用及上机指导》第9章串行通信及接口课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 单片机原理与应用及上机指导 单片机 原理 应用 上机 指导 串行 通信 接口 课件
- 资源描述:
-
1、http:/n教学提示:通信是人们传递信息的方式。计算机通信是将计算机技术和教学提示:通信是人们传递信息的方式。计算机通信是将计算机技术和通信技术相结合,完成计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信息通信技术相结合,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。串行通信技术是构建单片机应用系统的关键技术,尤其是构建网交换。串行通信技术是构建单片机应用系统的关键技术,尤其是构建网络控制单片机应用系统。络控制单片机应用系统。n教学目标:复习教学目标:复习80C51单片机串行接口结构;了解单片机串行接口结构;了解80C51单片机串行单片机串行接口原理;掌握接口原理;掌握80C51单片机串行接口
2、的使用方法。单片机串行接口的使用方法。n计算机通信有两种方式:并行通信方式与串行通信方式。并计算机通信有两种方式:并行通信方式与串行通信方式。并行通信是将数据字节的各位用多条数据线同时进行传送,并行通信是将数据字节的各位用多条数据线同时进行传送,并行通信的特点是:控制简单,传输速度快,但传输线较多,行通信的特点是:控制简单,传输速度快,但传输线较多,长距离传送时成本高且接收方的各位同时接收存在困难。串长距离传送时成本高且接收方的各位同时接收存在困难。串行通信是将数据字节分成一位一位的形式,在一条传输线上行通信是将数据字节分成一位一位的形式,在一条传输线上逐个地传送,串行通信的特点是:传输线少,
3、长距离传送时逐个地传送,串行通信的特点是:传输线少,长距离传送时成本低,且可以利用电话网等现成的设备,但数据的传送控成本低,且可以利用电话网等现成的设备,但数据的传送控制比并行通信复杂。制比并行通信复杂。80C51内部有一个串行通信内部有一个串行通信I/O口,通口,通过它可以实现和其他单片机系统、过它可以实现和其他单片机系统、PC系统的串行通信。系统的串行通信。n所谓所谓“串行通信串行通信”是指外设和计算机间使用一根数据信号线,是指外设和计算机间使用一根数据信号线,数据在一根数据信号线上按位进行传输,每一位数据都占据数据在一根数据信号线上按位进行传输,每一位数据都占据一个固定的时间长度。这种通
4、信方式使用的数据线少,在远一个固定的时间长度。这种通信方式使用的数据线少,在远距离通信中可以节约通信成本。当然,其传输速度比并行传距离通信中可以节约通信成本。当然,其传输速度比并行传输慢。数据接收设备将接收到的串行形式数据转换成并行形输慢。数据接收设备将接收到的串行形式数据转换成并行形式进行存储或处理,所以串行口的本质就是单片机与外围数式进行存储或处理,所以串行口的本质就是单片机与外围数据设备的数据格式转换据设备的数据格式转换(或者称为串或者称为串/并转换器并转换器),即当数据,即当数据从外围设备输入计算机时,数据格式由位从外围设备输入计算机时,数据格式由位(bit)转化为字节转化为字节数据;
5、反之,当单片机发送下行数据到外围设备时,串口又数据;反之,当单片机发送下行数据到外围设备时,串口又将字节数据转化为位数据。将字节数据转化为位数据。n9.2.1 串行通信的基本原理串行通信的基本原理n9.2.2 串行通信接口标准串行通信接口标准n单片机使用串行口进行异步通信时,其接收和发送过程单片机使用串行口进行异步通信时,其接收和发送过程如下。如下。l(1)接收。串行口按设定的工作方式和波特率通过接收。串行口按设定的工作方式和波特率通过P3.0口串行移入口串行移入格式化数据到输入寄存器,待整帧数据接收完毕后进行反格式化格式化数据到输入寄存器,待整帧数据接收完毕后进行反格式化处理,然后送入数据缓
6、冲器,形成中断请求处理,然后送入数据缓冲器,形成中断请求RI,通知,通知CPU读取数读取数据。据。l(2)发送。当单片机发送。当单片机CPU向串行口的发送数据缓冲寄存器移入所向串行口的发送数据缓冲寄存器移入所需发送的数据后,串行口自动按设定的格式将数据组装成标准格需发送的数据后,串行口自动按设定的格式将数据组装成标准格式帧,然后以规定的波特率,借助于发送缓冲器的移位功能通过式帧,然后以规定的波特率,借助于发送缓冲器的移位功能通过P3.1逐位移出。数据移完后,形成中断请求逐位移出。数据移完后,形成中断请求TI,通知,通知CPU准备下准备下一帧数据的发送过程。一帧数据的发送过程。n所谓接口标准就是
7、明确定义信号线,使接口电路标准化、所谓接口标准就是明确定义信号线,使接口电路标准化、通用化。借助串行通信标准接口,不同类型的数据通信通用化。借助串行通信标准接口,不同类型的数据通信设备可以很容易实现它们之间的串行通信连接。不同的设备可以很容易实现它们之间的串行通信连接。不同的计算机系统或通信设备之间要顺利地实现通信,必须遵计算机系统或通信设备之间要顺利地实现通信,必须遵循同一规则,这个规则就是一个标准。标准的异步串行循同一规则,这个规则就是一个标准。标准的异步串行通信接口有通信接口有RS-232C、RS-449、RS-422、RS-423和和RS-485。l 1RS-232接口接口l 2RS-
8、422与与RS-485串行接口标准串行接口标准 l 33种标准的比较种标准的比较nRS-232接口接口(又称又称 EIA RS-232 C)是目前最常用的一种串是目前最常用的一种串行通信接口。它是在行通信接口。它是在1962年由美国电子工业协会年由美国电子工业协会(EIA)联联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通信的标准。它的全名是同制定的用于串行通信的标准。它的全名是“数据终端数据终端设备设备(DTE)和数据通信设备和数据通信设备(DCE)之间串行二进制数据交之间串行二进制数据交换接口技术标准换接口技术标准”该标准
9、规定采用一个该标准规定采用一个25个脚的个脚的 DB25连连接器,对连接器的每个引脚的信号内容加以规定,还对接器,对连接器的每个引脚的信号内容加以规定,还对各种信号的电平加以规定。各种信号的电平加以规定。n(1)机械特性机械特性n(2)电气特性电气特性n由于由于RS-232接口标准出现较早,难免有不足之处,主要接口标准出现较早,难免有不足之处,主要有以下有以下4点。点。l(1)接口的信号电平值较高,易损坏接口电路的芯片,又因为与接口的信号电平值较高,易损坏接口电路的芯片,又因为与TTL电平不兼容,故需使用电平转换电路方能与电平不兼容,故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。电路连接。l(2)
10、传输速率较低,在异步传输时,波特率为传输速率较低,在异步传输时,波特率为20kb/s。l(3)接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式,式,这种共地传输容易产生共模干扰,所以抗噪声干扰性能弱。这种共地传输容易产生共模干扰,所以抗噪声干扰性能弱。l(4)传输距离有限,最大传输距离标准值为传输距离有限,最大传输距离标准值为50英尺,实际上也只英尺,实际上也只能能 用在用在50m左右。左右。l 针对针对RS-232的不足,于是就不断出现了一些新的接口标准,的不足,于是就不断出现了一些新的接口标准,RS-422、RS-485就是比较有代
11、表性的两种标准。就是比较有代表性的两种标准。nRS-232、RS-422和和RS-485有关电气参数比较如表有关电气参数比较如表9.3所示。所示。n所谓通信协议是指通信双方的一种约定。在约定中对数据格所谓通信协议是指通信双方的一种约定。在约定中对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式及控制字式、同步方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式及控制字符定义等作出统一规定,通信双方必须共同遵守。因此,也符定义等作出统一规定,通信双方必须共同遵守。因此,也叫做通信控制规程,或称传输控制规程。叫做通信控制规程,或称传输控制规程。n按照串行数据的时钟控制方式,串行通信可分为异步通信和按照串行数据的
12、时钟控制方式,串行通信可分为异步通信和同步通信两类。同步通信两类。n9.3.1 异步通信异步通信n9.3.2 同步通信同步通信n9.3.3 异步通信和同步通信的比较异步通信和同步通信的比较n1异步通信原理异步通信原理n简单来说,异步通信简单来说,异步通信(Asynchronous Communication)就是以一个字符就是以一个字符为传输单位,用起始位表示字符的开始,用停止位表示字符结束,在异步为传输单位,用起始位表示字符的开始,用停止位表示字符结束,在异步通信中,数据通常是以字符为单位组成字符帧传送的。字符帧由发送端一通信中,数据通常是以字符为单位组成字符帧传送的。字符帧由发送端一帧一帧
13、地发送,每一帧数据均是低位在前,高位在后,通过传输线被接收帧一帧地发送,每一帧数据均是低位在前,高位在后,通过传输线被接收端一帧一帧地接收。发送端和接收端可以由各自独立的时钟来控制数据的端一帧一帧地接收。发送端和接收端可以由各自独立的时钟来控制数据的发送和接收,这两个时钟彼此独立,互不同步。发送和接收,这两个时钟彼此独立,互不同步。n在异步通信中,接收端是依靠字符帧格式来判断发送端是何时开始发送,在异步通信中,接收端是依靠字符帧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。何时结束发送的。字符帧格式是异步通信的一个重要指标。n异步传输格式亦称为起止异步协议
14、,其特点如下:异步传输格式亦称为起止异步协议,其特点如下:n起止式异步协议的特点是一个字符、一个字符传输,并且传送一个字符总起止式异步协议的特点是一个字符、一个字符传输,并且传送一个字符总是以起始位开始,以停止位结束,因为发送与接收双方之间的数据处理速是以起始位开始,以停止位结束,因为发送与接收双方之间的数据处理速度有可能不一样,因此在两个字符之间需一定的时间间隔。度有可能不一样,因此在两个字符之间需一定的时间间隔。n异步传输格式字符帧也叫数据帧,由起始位、数据位、奇偶校验位和停止异步传输格式字符帧也叫数据帧,由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位位4部分组成,其格式部分组成,其格式 如图如图9
15、.7所示。所示。nNEXTn2异步传输的错误检测异步传输的错误检测n由于线路或程序出错等原因,使得通信过程中经常产生传送错误。因为异由于线路或程序出错等原因,使得通信过程中经常产生传送错误。因为异步通信的实质为字符的发送是随机的,所以接收方通常可检测到以下一些步通信的实质为字符的发送是随机的,所以接收方通常可检测到以下一些错误。错误。n(1)奇偶错:在通信线路上因噪声干扰而引起的某些数据位的改变,则奇偶错:在通信线路上因噪声干扰而引起的某些数据位的改变,则会引起奇偶校验错。一般,接收方检测到奇偶错时,则要求发送方重新发会引起奇偶校验错。一般,接收方检测到奇偶错时,则要求发送方重新发送。送。n(
16、2)超越错:在上一个字符还未被处理器读出之前,本次又接收到了一超越错:在上一个字符还未被处理器读出之前,本次又接收到了一个字符,则会引起超越错。如果处理器周期检测个字符,则会引起超越错。如果处理器周期检测“接收数据就绪接收数据就绪”的速率小的速率小于串行接口从通信线上接收字符的速率,就会引起超越错。通常,接收方于串行接口从通信线上接收字符的速率,就会引起超越错。通常,接收方检测到超越错时,可提高处理器周期检测的速率或者接收和发送双方重新检测到超越错时,可提高处理器周期检测的速率或者接收和发送双方重新修改数据的传输速率。超越错也称为溢出错。修改数据的传输速率。超越错也称为溢出错。n(3)帧格式错
17、:若接收方在停止位的位置上检测到一个空号帧格式错:若接收方在停止位的位置上检测到一个空号(信息信息0),则,则会引起一个帧格式错。一般来说,帧格式错的原因较复杂,可能是双方协会引起一个帧格式错。一般来说,帧格式错的原因较复杂,可能是双方协议的数据格式不匹配;或线路噪声改变了停止位的状态;因时钟不匹配或议的数据格式不匹配;或线路噪声改变了停止位的状态;因时钟不匹配或不稳定未能按照协议装配成一个完整的字符帧等。通常,当接收方检测到不稳定未能按照协议装配成一个完整的字符帧等。通常,当接收方检测到一个帧格式错时,应按各种可能性作相应的处理,如要求重一个帧格式错时,应按各种可能性作相应的处理,如要求重
18、发等。发等。n采用同步通信时,将许多字符组成一个信息组,这样字符可以一个接采用同步通信时,将许多字符组成一个信息组,这样字符可以一个接一个地传输,每个数据块的头部和尾部都要附加一个特殊的字符或比一个地传输,每个数据块的头部和尾部都要附加一个特殊的字符或比特序列,标记一个数据块的开始和结束,一般还要附加一个校验序列特序列,标记一个数据块的开始和结束,一般还要附加一个校验序列(如如16位或位或32位位CRC校验码校验码),以便对数据块进行差错控制。所谓同,以便对数据块进行差错控制。所谓同步传输是指数据块与数据块之间的时间间隔是固定的,必须严格规定步传输是指数据块与数据块之间的时间间隔是固定的,必须
19、严格规定它们的时间关系。在没有信息要传输时,要填上空字符,因为同步传它们的时间关系。在没有信息要传输时,要填上空字符,因为同步传输不允许有间隙。在同步传输过程中,一个字符可以对应输不允许有间隙。在同步传输过程中,一个字符可以对应58位。位。当然,对同一个传输过程,所有字符对应同样的数位,比如说当然,对同一个传输过程,所有字符对应同样的数位,比如说n位。位。这样,传输时按每这样,传输时按每n位划分为一个时间片,发送端在一个时间片中发位划分为一个时间片,发送端在一个时间片中发送一个字符,接收端则在一个时间片中接收一个字符。同步通信数据送一个字符,接收端则在一个时间片中接收一个字符。同步通信数据格式
20、格式 如图如图9.8所示。所示。n根据同步通信规程,同步传输又分为面向字符的同步传输和面向位流根据同步通信规程,同步传输又分为面向字符的同步传输和面向位流的同步传输。的同步传输。l1面向字符的同步协议面向字符的同步协议l2面向位流的同步协议面向位流的同步协议(ISO的的HDLC)l3同步通信的同步通信的“0位插入和删除技术位插入和删除技术”l4SDLC/HDLC异常结束异常结束n这种协议的典型代表是这种协议的典型代表是IBM公司的二进制同步通信协议公司的二进制同步通信协议(BSC)。它的特点是一次。它的特点是一次传送由若干个字符组成的数据块,而不是只传送一个字符,并规定了传送由若干个字符组成的
21、数据块,而不是只传送一个字符,并规定了10个字符个字符作为这个数据块的开头与结束标志以及整个传输过程的控制信息,它们也叫做通作为这个数据块的开头与结束标志以及整个传输过程的控制信息,它们也叫做通信控制字或控制字符。由于被传送的数据块是由字符组成的,故被称为面向字符信控制字或控制字符。由于被传送的数据块是由字符组成的,故被称为面向字符的协议。的协议。n控制字符的格式控制字符的格式 如图如图9.9所示,它每位的含义如下:所示,它每位的含义如下:l SYN:同步字符:同步字符(SYNchronous character),每一帧开始处都有,每一帧开始处都有SYN,加一个,加一个SYN的称单同步,加两
22、个的称单同步,加两个SYN的称双同步。设置同步字符可起联络作用,传送数据时,接的称双同步。设置同步字符可起联络作用,传送数据时,接收端不断检测,一旦出现同步字符,就知道是一帧开始了。收端不断检测,一旦出现同步字符,就知道是一帧开始了。l SOH:标题开始:标题开始(Start Of Header)也称序始字符,它表示标题的开始。也称序始字符,它表示标题的开始。l 标题:标题:Header,包含源地址,包含源地址(发送方地址发送方地址)、目的地址、目的地址(接收方地址接收方地址)、路由指示。、路由指示。l STX:文始字符:文始字符(Start of Text),它标志着传送的正文,它标志着传送
23、的正文(数据块数据块)开始。开始。l 数据块:正文数据块:正文(Text),被传送的正文内容,由多个字符组成。,被传送的正文内容,由多个字符组成。l ETB:块传输结束:块传输结束(End of Transmission Block)或组终字符,标识本数据块结束。或组终字符,标识本数据块结束。l ETX:全文结束:全文结束(End of Text)或文终字符或文终字符(全文分为若干块传输全文分为若干块传输)。l 块校验:它对从块校验:它对从SOH开始到开始到ETX(或或ETB)字段进行校验,校验方式可以是纵横奇偶校字段进行校验,校验方式可以是纵横奇偶校验或验或CRC。n面向位流的同步协议中最具
24、有代表性的是面向位流的同步协议中最具有代表性的是IBM的同步数据链路控制规程的同步数据链路控制规程SDLC(Synchronous Data Link Control),国际标准化组织,国际标准化组织ISO(International Standard Organization)的高级数据链路控制规的高级数据链路控制规程程HDLC(High Level Data Link Control),美国国家标准协会,美国国家标准协会ANSI(Americal National Standard Institute)的先进数据通信规程的先进数据通信规程ADCCP(Advanced Data Commun
25、ication Control Procedure)。这。这些协议的特点是所传输的一帧数据可以是任意位,而且它是靠约定的位些协议的特点是所传输的一帧数据可以是任意位,而且它是靠约定的位组合模式,而不是靠特定字符来标志帧的开始和结束,故称组合模式,而不是靠特定字符来标志帧的开始和结束,故称“面向位流面向位流”的协议。这种协议的一般帧格式的协议。这种协议的一般帧格式 如图如图9.10所示。所示。n这种协议的特点是:所传输的一帧数据可以是任意位而且它靠约定的位这种协议的特点是:所传输的一帧数据可以是任意位而且它靠约定的位组合模式,而不是靠特定字符来标志帧的开始和结束。帧信息的分段:组合模式,而不是靠
展开阅读全文