练习与思考题10 1.串行数据传送的主要优点和作用是什么？ 答：串行数据传送的主要优点是硬件接口简单，接口端口少（2个）。主要用于微机之间或微机与外设之间的数据通信。 2.单工、半双工、全双工通信有什么异同？ 答：相同之处在于都是串行通信； 单工方式：数据仅按一个固定方向传送。 半双工方式：数据可实现双向传送，但不能同时进行。 全双工方式：允许通信双方同时进行数据双向传送。。 3.假定串行口串行发送的字符格式为1个起始位，8个数据位，1个奇校验位，1个停止位， 请画出传送字符“F”的帧格式。 起始位0 1 1 0 0 0 1 0 校验位0 停止位 4.若异步通信接口按方式3传送，已知其每分钟传送3600个字符，其波特率是多少？ 答：已知每分钟传送3600个字符，方式3每个字符11位，则： 波特率=（11b/字符）×（3600字符/60s）=660b/s 5.AT89S51单片机的串行口由哪些功能部件组成？各有什么作用？ 答：AT89S51单片机的串行接口由发送缓冲器SBUF，接收缓冲器SBUF、输入移位寄存器、串行接口控制器SCON、定时器T1构成的波特率发生器等部件组成。 由发送缓冲期SBUF发送数据，接收缓冲期SBUF接收数据。串行接口通信的工作方式选择、接收和发送控制及状态等均由串行接口控制寄存器SCON控制和指示。定时器T1产生串行通信所需的波特率。 6.AT89S51单片机串行口有几种工作方式？有几种帧格式？各种工作方式的波特率如何 确定？ 答：串行口有4种工作方式：方式0、方式1、方式2、方式3； 有3种帧格式，方式2和3具有相同的帧格式； 方式0的发送和接收都以fosc/12为固定波特率， 方式1的波特率=2SMOD/32×定时器T1的溢出率 方式2的波特率=2SMOD/64×fosc 方式3的波特率=2SMOD/32×定时器T1的溢出率 7.为什么MCS-51串行口的方式0帧格式没有起始位（0）和停止位（1）？ 解答：串行口的方式0为同步移位寄存器输入输出方式，常用于外接移位寄存器，以扩展并行I/O口，一般不用于两个MCS-51之间的串行通信。该方式以fosc/12的固定波特率从低为位到高位发送或接受数据。 8.AT89S51中SCON的SM2，TB8，RB8有何作用？ 答：A T89S51中SCON的SM2是多机通信控制位，主要用于方式2和方式3.若置SM2=1，则允许多机通信。 TB8是发送数据的第9位，在方式2或方式3中，根据发送数据的需要由软件置位
几种串行通信接口标准详解 在数据通信、计算机网络以及分布式工业控制系统中，经常采用串行通信来交换数据和信息。1969年，美国电子工业协会(EIA)公布了RS-232C作为串行通信接口的电气标准，该标准定义了数据终端设备(DTE)和数据通信设备(DCE)间按位串行传输的接口信息，合理安排了接口的电气信号和机械要求，在世界范围内得到了广泛的应用。但它采用单端驱动非差分接收电路，因而存在着传输距离不太远(最大传输距离15m)和传送速率不太高(最大位速率为20Kb/s)的问题。远距离串行通信必须使用Modem，增加了成本。在分布式控制系统和工业局部网络中，传输距离常介于近距离(＜20m＝和远距离(＞2km)之间的情况，这时RS-232C（25脚连接器）不能采用，用Modem又不经济，因而需要制定新的串行通信接口标准。 1977年EIA制定了RS-449。它除了保留与RS-232C兼容的特点外，还在提高传输速率，增加传输距离及改进电气特性等方面作了很大努力，并增加了10个控制信号。与RS-449同时推出的还有RS-422和RS-423，它们是RS-449的标准子集。另外，还有RS-485，它是RS-422的变形。RS-422、RS-423是全双工的，而RS-485是半双工的。 RS-422标准规定采用平衡驱动差分接收电路，提高了数据传输速率(最大位速率为10Mb/s)，增加了传输距离(最大传输距离1200m)。 RS-423标准规定采用单端驱动差分接收电路，其电气性能与RS-232C几乎相同，并设计成可连接RS-232C和RS-422。它一端可与RS-422连接，另一端则可与RS-232C连接，提供了一种从旧技术到新技术过渡的手段。同时又提高位速率(最大为300Kb/s)和传输距离(最大为600m)。 因RS-485为半双工的，当用于多站互连时可节省信号线，便于高速、远距离传送。许多智能仪器设备均配有RS-485总线接口，将它们联网也十分方便。 串行通信由于接线少、成本低，在数据采集和控制系统中得到了广泛的应用，产品也多种多样 一.RS-232-C详解 串行通信接口标准经过使用和发展，目前已经有几种。但都是在RS-232标准的基础上经过改进而形成的。所以，以RS-232C为主来讨论。RS-323C标准是美国EIA(电子工业联合会）与BELL等公司一起开发的1969年公布的通信协议。它适合于数据传输速率在0～20000b/s范围内的通信。这个标准对串行通信接口的有关问题，如信号线功能、电器特性都作了明确规定。由于通行设备厂商都生产与RS-232C制式兼容的通信设备，因此，它作为一种标准，目前已在微机通信接口中广泛采用。 在讨论RS-232C接口标准的内容之前，先说明两点： 首先，RS-232-C标准最初是远程通信连接数据终端设备DTE(Data Terminal Equipment)与数据通信设备DCE（Data Communication Equipment)而制定的。因此这个标准的制定，并未考虑计算机系统的应用要求。但目前它又广泛地被借来用于计算机（更准确的说，是计算机接口）与终端或外设之间的近端连接标准。显然，这个标准的有些规定及和计算机系统是不一致的，甚至是相矛盾的。有了对这种背景的了解，我们对RS-232C 标准与计算机不兼容的地方就不难理解了。 其次，RS-232C标准中所提到的“发送”和“接收”，都是站在DTE立场上，而不是站在DCE的立场来定义的。由于在计算机系统中，往往是CPU和I/O设备之间传送信息，两者都
第十一章串行通信与串行接口8251A 1．试从广义角度概括接口有哪些功能？ 答：寻址、输入输出、数据转换、联络、中断管理、复位、可编程，及错误检测等八种功能。 2．设异步通信时标准数据格式中的8个字符位为10101110，若采用偶校验设置，则奇偶校验位应为几？ 答：应为1。 因为偶校验要保证信息中（包括校验位）1的个数为偶数。 3．什么是覆盖错误？接口部件如何反映这种错误？ 答：是指输入缓冲寄存器或输出缓冲寄存器中的数据在被CPU或外设取走之前，又被新到数据所覆盖而产生的错误。 在产生覆盖错误时，接口会通过在状态寄存器中设置相应的状态位来反映。4．从结构上看，可以把一个接口分为几部分？分别具有什么特点？ 答：分为两部分。 (1) 第一部分用来与I/O设备相连。这部分的接口结构是和I/O设备的传输要求及数据格式有关的，所以，各接口之间互不相同。 (2) 第二部分用来与系统总线相连。由于各接口都要连在同一总线上，因此，所有接口的这部分结构都非常类似。 5．在实际使用时，为什么对串口中的四个内部寄存器一般使用1位低位地址来寻址？答：因为， 四个内部寄存器中有2个可读寄存器，为一组，另2个可写寄存器为一组。即控制寄存器和数据输出寄存器是只写的，状态寄存器和数据输入寄存器是只读的，所以，可以先用读、写信号来区分两组寄存器，再用1位低位地址就可区分一组中的两个寄存器了。 47
6．异步通信方式的特点是什么？适合应用在什么场合？ 答：采用异步通信时，两个字符之间的传输间隔是任意的，所以，每个字符的前后都要用一些数位来作为分隔位。 适于传输在不固定的时间间隔处出现字符所构成的信息流。 7．什么是波特率因子？ 答：在用异步方式进行通信时，发送端需要用发送时钟来决定每一位对应的时间长度，接收端需要用接收时钟来测定每一个位的时间长度。发送时钟和接收时钟的频率可以是位传输率（波特率）的16倍、32倍、64倍，这个倍数称为波特率因子。 8．设在异步通信时，每个字符对应1个起始位，7个信息位，1个奇偶校验位，1个停止位，波特率为9600bps，则每秒钟能传输的最大字符数是多少？ 答：因为， 1+7+1+1=10（位）， 所以， 每秒钟能传输的最大字符数为9600/10=960（个）。 9．在8251A的编程结构中，有几个可读写的端口？给它们分配了几个端口地址？为什么？ 答：共有7个可读写端口。 给它们分配了2个端口地址。其中，偶地址对应数据输入寄存器和数据输出寄存器；奇地址对应其他寄存器（模式寄存器，2个同步字符寄存器，控制寄存器，状态寄存器）。在这7个端口中，只读端口有2个（一个状态寄存器，一个数据输入寄存器），只写端口有5个（一个模式寄存器，一个控制寄存器，二个同步字符寄存器，一个数据输出寄存器）。 因为根据读写控制信号，再加上8251A的初始化流程按次序写入的约定是可以做到使用2个端口地址将7个端口区分开。 48
第九章I/O接口 输入输出端口简介 串行端口 异步的串口是作为计算机到计算机的通信端口来设计的。异步意味着不存在同步的时钟信号，所以能够以任意时间间隔来发送字符。 串行是指发送一个字节字符的八位二进制位时是按顺序一位一位的发送了，而接收也是一位一位地接收，而不是八位同时传送。更形象地说，串行是数据通过一条单独的导线传送，并且当发送数据位时，每个数据位都按顺序被串接起来。串行传输的典型例子是我们日常生活中所用的电话系统，它在每个方向都提供了一条传送数据的导线。 串口的典型位置 计算机系统一般都有一个或两个串行端口，通常位于系统的后部。这些内置的串口可以通过主板上的Super I/O芯片控制，或通过South Bridge芯片控制。如果系统提供的串口数目不能满足需要，用户可以购买单口或多口串口卡。 串口可以连接多种设备，例如调制解调器、绘图仪、打印机、其他计算机、条形码阅读器、标尺（scale）和设备控制电路。 AT结构的9针串口连接器的规范说明 官方规范所建议的最大电缆长度为50英尺。其限制因素是电缆及接口输入电路的总负荷电容。最大电容值被指定为2500pF。有些特殊的低电容电缆实际上可以极大地增加电缆的最大长度，使之达到500英尺或更多。此外，线路驱动程序（放大器/中继器）还可以将电缆的长度扩展到更长。
表9-1、表9-2和表9-3中给出的是9针（AT结构）、25针、9转25针串行连接器引脚引出线的说明。 表9-1 9针（AT）串口连接器 引脚信号说明I/O 1 CD 载波检测输入 2 RD 接收数据输入 3 TD 发送数据输出 4 DTR 数据终端就绪输出 5 SG 信号地- 6 DSR 数据准备好输入 7 RTS 发送请求输出 8 CTS 消除发送输入 9 RI 振铃指示输入 表9-2 25针（PC、XT及PS/2）串口连接器 引脚信号说明I/O 1 - 机架接地- 2 TD 发送数据输出 3 RD 接收数据输入 4 RTS 发送请求输出 5 CTS 消除发送输入 6 DSR 数据准备好输入 7 SG 信号地- 8 CD 载波检测输入 9 - +发送当前循环返回输出 11 - -发送当前循环数据输出 18 - +接收当前循环数据输入 20 DTR 数据终端就绪输出 22 RI 振铃指示输入 25 - -接收当前循环返回输入
RS-485串行接口标准 1、平衡传输 RS-485数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B，通常情况下，发送驱动器A、B之间的正电平在+2～+6V，是一个逻辑状态，负电平在-2～6V，是另一个逻辑状态。另有一个信号地C，在RS-485中还有一“使能”端，而在RS-422中这是可用可不用的。“使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当“使能”端起作用时，发送驱动器处于高阻状态，称作“第三态”，即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。 接收器也作与发送端相对的规定，收、发端通过平衡双绞线将AA与BB对应相连，当在收端AB之间有大于+200mV的电平时，输出正逻辑电平，小于-200mV时，输出负逻辑电平。接收器接收平衡线上的电平范围通常在200mV至6V之间。 2、RS-485电气规定 由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的，所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。RS-485可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正的多点双向通信，而采用四线连接时，与RS-422一样只能实现点对多的通信，即只能有一个主（Master）设备，其余为从设备，但它比RS-422有改进，无论四线还是二线连接方式总线上可多接到32个设备。 RS-485与RS-422的不同还在于其共模输出电压是不同的，RS-485是-7V至+12V之间，而RS-422在-7V至+7V之间，RS-485接收器最小输入阻抗为12k剑 鳵S-422是4k健； 旧峡梢运礡S-485满足所有RS-422的规范，所以RS-485的驱动器可以用在RS-422网络中应用。 RS-485与RS-422一样，其最大传输距离约为1219米，最大传输速率为10Mb/s。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长双绞线最大传输速率仅为1Mb/s RS-485需要2个终接电阻，其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输总线的两端。 在MCU之间中长距离通信的诸多方案中、RS-485因硬件设计简单、控制方便、成本低廉等优点广泛应用于工厂自动化、工业控制、小区监控、水利自动报测等领域、但RS-485总线在抗干扰、自适应、通信效率等方面仍存在缺陷、一些细节的处理不当常会导致通信失败甚至系统瘫痪等故障、因此提高RS-485总线的运行可靠性至关重要、 1 RS-485接口电路的硬件设计
一、选择题 1.设串行异步通信的数据格式是：1个起始位，7个数据位，1个校验位，1个停止位，若传输率为1200，则每秒钟传输的最大字符数为( C)。 （A）10个（B）110个（C）120个（D）240个 2.在数据传输率相同的情况下，同步字符传输的速度要高于异步字符传输，其原因是(D )。（A）字符间无间隔（B）双方通信同步 （C）发生错误的概率少（D）附加的辅助信息总量少 3.异步串行通信中，收发双方必须保持（C ）。 （A）收发时钟相同（B）停止位相同 （C）数据格式和波特率相同（D.以上都正确 4.在数据传输率相同的情况下，同步传输率高于异步传输速率的原因是（A ）。 （A）附加的冗余信息量少（B）发生错误的概率小 （C）字符或组成传送，间隔少（D）由于采用CRC循环码校验 5．用REPE SCASB指令对字符串进行扫描，如CX= 0时，扫描结束，那么表示（D）。（A）在字符串中遇上第一个AL中指定的字符 （B）在字符串中有一个AL中指定的字符 （C）在字符串中有一个不是AL中指定的字符 （D）在字符串中遇上第一个不是AL中指令的字符 6．intel公司生产的用于数据串行传送的可编程接口芯片是（D）。 （A）8259 （B）8237 （C）8255 （D）8251 7．在异步通信方式中，通常采用（B ）来校验错误。 （A）循环冗余校验码（B）奇、偶校验码
（C）海明校验码（D）多种校验方式的组合 8．intel 8251A的TxD、RxD引脚的信号电平符合（B）。 （A）DTL标准（B）TTL标准（C）HTL标准（D）RS-232C标准 9.8251的方式字（模式字）的作用是( C )。 （A）决定8251的通信方式（B）决定8251的数据传送方向 （C）决定8251的通信方式和数据格式（D）以上三种都不对 10.异步传送中，CPU了解8251A是否接收好一个字符数据的方法是（D ）。 （A）CPU响应8251A的中断请求 （B）CPU通过查询请求信号RTS （C）CPU通过程序查询RxD接收线状态 （D）CPU通过程序查询RxRDY信号状态 11．传送ASCII码时D7位为校验位，若采用偶校验，传送字符4的ASCII码34H时的编码为（A）。 （A）B4H （B）34H （C）35H （D）B5H 12．异步串行通信的主要特点是( B )。 （A) 通信双方不需要同步(B) 传送的每个字符是独立发送的 (C) 字符之间的间隔时间应相同(D) 传送的数据中不含有控制信息 13．在异步串行通信中，使用波特率来表示数据的传送速率，它是指（D）。 (A) 每秒钟传送的字符数(B) 每秒钟传送的字节数 (C) 每秒钟传送的字数(D) 每秒钟传送的二进制位数 14．串行通信中，若收发双方的动作由同一个时钟信号控制，则称为（A）串行通信。 （A）同步（B）异步（C）全双工（D）半双工
“微机系统原理与接口技术”第九章习题解答（部分） 1. 什么是并行接口和串行接口？它们各有什么作用？ 答：并行接口是指接口与外设之间按字长传送数据的接口，即4位、8位或16位二进制位同时传送；而串行接口是指接口与外设之间依时间先后逐位传送数据的接口，即一个时刻只传送一个二进制位。 并行接口传送速度较快，但在远距离传送数据时成本高，损耗大，且平行数据线之间干扰大，所以并行接口一般适用于近距离的高速传送，而串行接口则适用于远距离传送。 2. 试画出8255A与8086CPU连接图，并说明8255A的A0、A1地址线与8086CPU的A1、A2地址线连接的原因。 答：8255A与8086CPU的连线图如下图所示： 题9-2图 8086系统有16根数据线，而8255只有8根数据线，为了软件读写方便，一般将8255的8条数据线与8086的低8位数据线相连。8086在进行数据传送时总是将总线低8位对应偶地址端口，因此8086CPU要求8255的4个端口地址必须为偶地址，即8086在寻址8255时A0脚必须为低。实际使用时，我们总是将8255的A0、A1脚分别接8086的A1、A2脚，而将8086的A0脚空出不接，并使8086访问8255时总是使用偶地址。 4. 简述8255A工作在方式1时，A组端口和B组端口工作在不同状态（输入或输出）时，C端口各位的作用。 答：8255A 的A、B口工作在方式1时，C端口各位的使用情况如下表所示：
注：带*的各中断允许信号由C口内部置位／复位操作设置，非引脚电平。 5. 用8255A控制12位A/D转换器，电路连接如下图所示。设B口工作于方式1输入，C 口上半部输入，A口工作于方式0输入。试编写8255A的初始化程序段和中断服务程序（注：CPU采用中断方式从8255A中读取转换后的数据）。 题9-5图 答：设8255的A、B、C及控制端口的地址分别为PORTA、POA TB、PORTC和PCON，则一种可能的程序段实现如下： 主程序：; 初始化8255A …… MOV AL, 10011110B ; 设置8255A的工作方式控制字 OUT PCON, AL MOV AL, 00000101B ; 设置C口置位/复位控制字，使INTEA（PC2）为 OUT PCON, AL ; 高电平，允许B口中断 MOV AL, 00000010B ; 设置C口置位/复位控制字，使PC1（IBF B）输出 OUT PCON, AL ; 低电平，启动第一次A/D转换 …… 中断服务程序：; 取数，并自动启动下一次A/D转换 …… MOV AL, 00000011B ; PC1（IBF B）输出高电平，停止A/D转换 OUT PCON, AL IN AL, PORTC ; 先取高4位转换值 MOV AH, AL MOV CL, 4 SHR AH, CL ; 将高4位转换值放到AH的低端 IN AL, PORTB ; 取低8位转换值放到AL中 MOV AL, 00000010B ; PC1（IBF B）输出低电平，再次启动A/D转换 OUT PCON, AL …… IRET 6. 用8255A作为CPU与打印机接口，8255的A口工作于方式0，输出；C口工作于方式0。8255A与打印机及CPU的连线如下图所示。试编写一程序，用查询方式将100个数据送打印机打印（8255A的端口地址及100个数据的存放地址自行设定）。
RS485串行通信接口电路的总体设计 在电参数仪的设计中，数据采集由单片机AT89C52负责，上位PC机主要负责通信（包括与单片机之间的串行通信和数据的远程通信），以及数据处理等工作。在工作中，单片机需要定时向上位PC机传送大批量的采样数据。通常，主控PC机和由单片机构成的现场数据采集系统相距较远，近则几十米，远则上百米，并且数据传输通道环境比较恶劣，经常有大容量的电器（如电动机，电焊机等）启动或切断。为了保证下位机的数据能高速及时、安全地传送至上位PC机，单片机和PC机之间采用RS485协议的串行通信方式较为合理。 实际应用中，由于大多数普通PC机只有常用的RS232串行通信口，而不具备RS485通信接口。因此，为了实现RS485协议的串行通信，必须在PC机侧配置RS485/RS232转换器，或者购买适合PC机的RS485卡。这些附加设备的价格一般较贵，尤其是一些RS485卡具有自己独特的驱动程序，上位PC机的通信一般不能直接采用WINDOW95/98环境下有关串口的WIN32通信API函数，程序员还必须熟悉RS485卡的应用函数。为了避开采用RS485通信协议的上述问题，我们决定自制RS485/RS232转换器来实现单片机和PC机之间的通信。 单片机和PC机之间的RS485通信硬件接口电路的框图，如下图1所示。 从图1可看出，单片机的通信信号首先通过光隔，然后经过RS485接口芯片，将电平信号转换成电流环信号。经过长距离传输后，再通过另一个RS485接口芯片，将电流环信号转换成电平信号。 图1单片机与PC机之间的RS485通信硬件接口电路的框图(略) 该电平信号再经过光电隔离，最后由SR232接口芯片，将该电平信号转换成与PC机RS232端口相兼容的RS232电平。由于整个传输通道的两端均有光电隔离，故无论是PC机还是单片机都不会因数据传输线上可能遭受到的高压静电等的干扰而出现“死机”现象。 2接口电路的具体设计 2-1单片机侧RS485接口电路的设计 单片机侧RS485接口电路如图2所示。 AT89C52单片机的串行通信口P3 0（RXD）和P3 1（TXD）的电平符合TTL/CMOS标准（逻辑“0”的电平范围为0V～0.8V,逻辑“1”的电平为2 4V～VCC）,它们首先通过光电隔离器件6N137隔离，以保护单片机不受传输通道的干扰影响，其中T01和?T02是为了增加光隔输入端的驱动能力。光隔6N137的左侧电源与单片机相同，右侧必须采用另一组独立的＋5V电源，且两组电源不能供电。 图2单片机侧RS485接口电路
第九章串行口RS485通讯协议 9.1通讯概述 本公司系列变频器向用户提供工业控制中通用的RS485通讯接口。通讯协议采用MODBUS标准通讯协议，该变频器可以作为从机与具有相同通讯接口并采用相同通讯协议的上位机（如PLC控制器、PC机）通讯，实现对变频器的集中监控，另外用户也可以使用一台变频器作为主机，通过RS485接口连接数台本公司的变频器作为从机。以实现变频器的多机联动。通过该通讯口也可以接远控键盘。实现用户对变频器的远程操作。 本变频器的MODBUS通讯协议支持两种传送方式:RTU方式和ASCII方式，用户可以根据情况选择其中的一种方式通讯。下文是该变频器通讯协议的详细说明。 9.2通讯协议说明 9.2.1通讯组网方式 (1) 变频器作为从机组网方式： 图9－1 从机组网方式示意图(2) 多机联动组网方式：单主机单从机 单主机多从机
图9－2 多机联动组网示意图 9.2.2通信协议方式 该变频器在RS485网络中既可以作为主机使用，也可以作为从机使用，作为主机使用时，可以控制其它本公司变频器，实现多级联动，作为从机时，PC 机或PLC可以作为主机控制变频器工作。具体通讯方式如下： (1)变频器为从机，主从式点对点通信。主机使用广播地址发送命令时，从机不应答。 (2)变频器作为主机，使用广播地址发送命令到从机，从机不应答。 (3)用户可以通过用键盘或串行通信方式设置变频器的本机地址、波特率、数据格式。 (4) 从机在最近一次对主机轮询的应答帧中上报当前故障信息。 9.2.3通讯接口方式 通讯为RS485接口，异步串行，半双工传输。默认通讯协议方式采用ASCII 方式。 默认数据格式为：1位起始位，7位数据位，2位停止位。 默认速率为9600bps，通讯参数设置参见P3.09～P3.12功能码。 9.3 ASCII与RTU通讯协议 字符结构： 10位字符框（For ASCII） (1－7－2格式，无校验) (1－7－1格式，奇校验)
第九章参考答案 1．串行通信有什么特点？它适合于什么应用场合？若你的计算机要接入Internet网，应该采用并行传输还是串行传输？ 答：串行通信的特点：数据位依次传送。传送相同字节数信息时，串行传送的时间远大于并行传送的时间；但数据线的根数较少。串行传送有固定的传输格式。 适合于远距离传输。 计算机要接入Internet网时，应采用串行传输。 2. 设异步传送数据时，每个字符对应1位起始位，1位停止位，7位数据位和1位校验位，如果波特率是9600b/s，则每秒最多能传输多少字符？ 答：根据给定条件知：每个字符包含10位，因此每秒最多能传输的字符个数是： 9600÷10=960 3.叙述单工、半双工和全双工通信方式以及波特率含义。 答：单工：联系通信双方只有一根数据线，数据只能朝一个方向发送。 半双工：联系通信双方只有一根数据线，但允许数据分时在两个方向传送。 全双工：联系通信双方有两根数据线，允许数据同时进行双向传送。 波特率：每秒钟内传送二进制数据的位数。 4．简要说明RS－232C、RS－422、RS－485的特点。 答：RS-232C的特点：信号线少；多种波特率可选择；传送的距离一般可达30米，采用光电隔离的20mA的电流环传送时可达1000m；采用负逻辑电平，“1”电平为：-5V~-15V，“0”电平为+5V~+15V。 RS－422、RS－485的特点：采用平衡输出的发送器和差分输入的接收器；可在1200m范围内传输；发送端与接收端之间没有直接的地线连接。 5.假定8251A工作于异步方式，波特率因子为16，数据位7位，奇校验，允许发送和接收数据，其端口地址为E0H（C/D=0），E1H（C/D=1）。试编写初始化程序。 略去软复位的初始化程序： MOV DX, 00E1H MOV AL, 01011010B OUT DX, AL MOV AL, 01010101B OUT DX, AL 6．设一数据传输率为4800波特的串行打印机通过8251A与8086CPU组成的微机系统相连，打印机只有一串行数据通道，编写一个将起始地址为DATA的80个字符输出到打印机去的发送程序。已知波特率因子为64，8位数据位，偶校验，2位停止位，8251A的数据口和控制口分别为70H和71H。 解：MOV DX，0071H MOV AL，11111111B OUT DX，AL MOV AL，00010001B OUT DX，AL LEA SI，DATA MOV CX，80 AA：MOV DX，0071H IN AL，DX TEST AL，01H JZ AA MOV DX，0070 MOV AL，[SI]
第11章串行通信接口 串行通信是微机和外部设备交换信息的方式之一。所谓串行通信是通过一位一位地进行数据传输来实现通信。与并行通信相比，串行通信具有传输线少，成本低等优点，适合远距离传送。缺点是速度慢，若并行传送n位数据需时间T，则串行传送的时间最少为nT。在实际传输中，是通过一对导线传送信息。在传输中每一位数据都占据一个固定的时间长度。 §11.1 串行通信基础 串行通信分为2种类型：一种是同步通信方式，另一种是异步通信方式。 1、异步通信 异步通信的特点是：字符是一帧一帧的传送，每一帧字符的传送靠起始位来同步。在数据传输过程中，传输线上允许有空字符。所谓异步通信，是指通信中两个字符的时间间隔是不固定的，而在同一字符中的两个相邻代码间的时间间隔是固定的通信。异步通信中发送方和接收方的时钟频率也不要求完全一样，但不能超过一定的允许范围，异步传输时的数据格式如图所示。 异步通信字符格式 字符的前面是一位起始位(低电平)，之后跟着5～8位的数据位，低位在前、高位在后。数据位后是奇、偶校验位，最后是停止位(高电平)。是否要奇、偶校验位，以及停止位设定的位数是1，1.5位或2位都由初始化时设置异步方式字来决定。 2、同步通信 278
同步通信方式的特点是：由一个统一的时钟控制发送方和接收方，若干字符组成一个信息组，字符要一个接着一个传送；没有字符时，也要发送专用的“空闲”字符或者是同步字符，因为同步传输时，要求必须连续传送字符，每个字符的位数要相同，中间不允许有间隔。同步传输的特征是：在每组信息的开始(常称为帧头)要加上l－2个同步字符，后面跟着8位的字符数据。同步通信的数据格式如图所示。 同步字符1 同步 字符2 数据结束标志 同步通信字符格式 传送时每个字符的后面是否要奇、偶校验，由初始化时设同步方式字决定。 3、传输制式 串行通信中的工作方式分为：单工通信方式、半双工通信方式和全双工通信方式。 (1) 单工工作方式 在这种方式下，传输的线路用一根线连接，通信的一端连接发送器，另一端连接接收器，即形成单向连接，只允许数据按照一个固定的方向传送，如下图(a)所示。即数据只能从A站点传送到B站点，而不能由B站点传送到A站点。单工通信类似无线电广播，电台发送信号，收音机接收信号。收音机永远不能发送信号。 (2) 半双工工作方式 如果在传输的过程中依然用一根线连接，这样在某一个时刻，只能进行发送，或只能进行接收。由于是一根线连接，发送和接收不可能同时进行，这种传输方式称为半双工工作方式，如下图(b)所示。半双工通信工方式类似对讲机，某时刻A方发送B方接收，另一时刻B方发送A方接收，双方不能同时进行发送和接收。 279
RS-232串行接口标准详细介绍 目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。 在RS-232的通讯标准中是以一个25针的接口来定义的，并在早期的计算机如PC或XT机型上广泛使用，但在AT机以后的机型上，实际均采用了9针的简化版本应用，现在所说的232通讯均默认为
外部设备。 实际应用中，电子工程师在设计计算机与外围设备的通信时，通常在9针的基础再进行简化，只用其中的2、3、5三个管脚进行通信。这三个管脚分别是接收线、发送线和地线，在一般情况下即可满足通讯的要求，计算机和外部通讯的接线方法如图二： 值得注意的是，2、3两脚是交叉互联的，这很容易理解，因为一个设备的发送线必须联接到另外一台设备的接收线上，反之亦然。 对于232信号的电器特性等知识，有兴趣的话可以去网站查阅这方面的文章，232是最常用的通信方式之一，大量应用于各种工业控制或电子家电等产品中，是电子工程师必须掌握的知识之一。 另外说明一下，232信号的有效通讯距离是15M。 接收机后面有4根线的接法：g rx tx v 一边接收机后面有5根线则从左向右起为:RX TX GND VCC3.3V NC 刷机的注意事项： 刷机之前最好备份，万一不成还能补救，提取原机的bin就是备份； 不能乱刷，山寨机用的芯片有几种的,最好是开壳查看； 刷机前，一定要测量好你们的中九机的升级端口输出电源，一开始不知道，还以为网上所述的3.3V，结果刷机板芯片发烫，差点报废，小心小心，机子还没刷到就先把刷机板烧坏了！！ 接收机后面有4根线的接法：g rx tx v 接收机后面有5根线则从左向右起为:RX TX GND VCC3.3V NC 刷机的注意事项： 刷机之前最好备份，万一不成还能补救，提取原机的bin就是备份； 不能乱刷，山寨机用的芯片有几种的,最好是开壳查看； 刷机前，一定要测量好你们的中九机的升级端口输出电源，如本人的机子是15V输出的，一开始不知道，还以为网上所述的3.3V，结果刷机板芯片发烫，差点报废，小心小心，机子还没刷到就先把刷机板烧坏了！！一般卫星接收机的背部有4针或5针，被称为RS232（串口），台式电脑机箱后面有9针，也被称为RS232（串口），这两者之间的连接需要两样东西：一是RS232转TTL模块的小板。二是杜邦线作为引脚扩展。 中星九号、卫星接收机常用接口说明
单片微机原理及应用徐春辉第10章习题答案51系列单片机的串行通信习题与思考题答案
练习与思考题10 1.串行数据传送的主要优点和作用是什么？ 答：串行数据传送的主要优点是硬件接口简单，接口端口少（2个）。主要用于微机之间或微机与外设之间的数据通信。 2.单工、半双工、全双工通信有什么异同？ 答：相同之处在于都是串行通信； 单工方式：数据仅按一个固定方向传送。 半双工方式：数据可实现双向传送，但不能同时进行。 全双工方式：允许通信双方同时进行数据双向传送。。 3.假定串行口串行发送的字符格式为1个起始位，8个数据位，1个奇校验 位，1个停止位，请画出传送字符“F”的帧格式。 起始位0 1 1 0 0 0 1 0 校验位0 停止位 4.若异步通信接口按方式3传送，已知其每分钟传送3600个字符，其波特率 是多少？ 答：已知每分钟传送3600个字符，方式3每个字符11位，则： 波特率=（11b/字符）×（3600字符/60s）=660b/s 5.AT89S51单片机的串行口由哪些功能部件组成？各有什么作用？
答：AT89S51单片机的串行接口由发送缓冲器SBUF，接收缓冲器SBUF、输入移位寄存器、串行接口控制器SCON、定时器T1构成的波特率发生器等部件组成。 由发送缓冲期SBUF发送数据，接收缓冲期SBUF接收数据。串行接口通信的工作方式选择、接收和发送控制及状态等均由串行接口控制寄存器SCON控制和指示。定时器T1产生串行通信所需的波特率。 6.AT89S51单片机串行口有几种工作方式？有几种帧格式？各种工作方式的波 特率如何确定？ 答：串行口有4种工作方式：方式0、方式1、方式2、方式3； 有3种帧格式，方式2和3具有相同的帧格式； 方式0的发送和接收都以fosc/12为固定波特率， 方式1的波特率=2SMOD/32×定时器T1的溢出率 方式2的波特率=2SMOD/64×fosc 方式3的波特率=2SMOD/32×定时器T1的溢出率 7.为什么MCS-51串行口的方式0帧格式没有起始位（0）和停止位（1）？ 解答：串行口的方式0为同步移位寄存器输入输出方式，常用于外接移位寄存器，以扩展并行I/O口，一般不用于两个MCS-51之间的串行通信。该方式以fosc/12的固定波特率从低为位到高位发送或接受数据。 8.AT89S51中SCON的SM2，TB8，RB8有何作用？ 答：AT89S51中SCON的SM2是多机通信控制位，主要用于方式2和方式 3.若置SM2=1，则允许多机通信。
GPIB 一、简介： GPIB（General-Purpose Interface Bus）-通用接口总线，大多数打印机就是通过GPIB线以及GPIB接口与电脑相连。 1965年惠普公司设计HP-IB 1975年 HP-IB变成IEEE-488标准 1987年 IEEE488.2被采纳, IEEE 488-1978变成IEEE488.1-1987 1990年SCPI规范被引入IEEE 488仪器 1992年修订IEEE 488.2 1993年 NI公司提出HS488 1965年, 惠普公司（Hewlett-Packard）设计了惠普接口总线（HP-IB, 用于连接惠普的计算机和可编程仪器.由于其高转换速率（通常可达1Mbytes/s）, 这种接口总线得到普遍认可, 并被接收为IEEE标准488-1975和ANSI/IEEE 标准488.1-1987. 后来, GPIB比HP-IB的名称用得更广泛. ANSI /IEEE 488.2 -1987加强了原来的标准, 精确定义了控制器和仪器的通讯方式. 可编程仪器的标准命令（Standard Commands for Programmable Instruments, SCPI）采纳了IEEE488.2定义的命令结构,创建了一整套编程命令 二、接口与总线 接口部分是由各种逻辑电路组成，与各仪器装置安装在一起，用于对传输的 信息进行发送、接收、编码和译码；总线部分是一条无源的多芯电缆，用做 传输各种消息。将具有GPIB接口的仪器用GPIB总线连接起来的标准接口总 线系统。 在一个GPIB标准接口总线系统中，要进行有效的通信联络至少有“讲者”、“听者”、“控者”三类仪器装置。 讲者是通过总线发送仪器消息的仪器装置（如测量仪器、数据采集器、计算机等），在一个GPIB系统中，可以设置多个讲者，但在某一时刻，只 能有一个讲者在起作用。 听者是通过总线接收由讲者发出消息的装置（如打印机、信号源等）， 在一个GPIB系统中，可以设置多个听者，并且允许多个听者同时工作。 控者是数据传输过程中的组织者和控制者，例如对其他设备进行寻 址或允许“讲者”使用总线等。控者通常由计算机担任，GPIB系统不允许有两个或两个以上的控者同时起作用。 三、接口系统的基本特征 （1）可以用一条总线互相连接若干台装置，以组成一个自动测试系统。系统中装置的数目最多不超过15台，互连总线的长度不超过20m。 （2）数据传输采用并行比特（位）、串行字节（位组）双向异步传输 方式，其最大传输速率不超过1兆字节每秒。? （3）总线上传输的消息采用负逻辑。低电平（≤+0.8V）为逻辑“1”，高电平（≥+2.0V）为逻辑“0”。 （4）地址容量。单字节地址：31个讲地址，31个听地址；双字节地址：961个讲地址，961个听地址。
练习与思考题10 1. 串行数据传送的主要优点和作用是什么？ 答：串行数据传送的主要优点是硬件接口简单，接口端口少（ 2 个）。主要用于微机之间或微机与外设之间的数据通信。 2. 单工、半双工、全双工通信有什么异同？ 答：相同之处在于都是串行通信； 单工方式：数据仅按一个固定方向传送。 半双工方式：数据可实现双向传送，但不能同时进行。 全双工方式：允许通信双方同时进行数据双向传送。。 3. 假定串行口串行发送的字符格式为 1 个起始位，8 个数据位，1 个奇校验位，1 个停止位， 请画出传送字符“F”的帧格式。 起始位0 1 1 0 0 0 1 0 校验位0 停止位 4. 若异步通信接口按方式 3 传送，已知其每分钟传送3600 个字符，其波特率是多少？ 答：已知每分钟传送3600 个字符，方式 3 每个字符11 位，则： 波特率=（11b/字符）×（3600 字符/60s）=660b/s 5. AT89S51 单片机的串行口由哪些功能部件组成？各有什么作用？ 答：AT89S51 单片机的串行接口由发送缓冲器SBUF，接收缓冲器SBUF、输入移位寄存器、串行接口控制器SCON、定时器T1 构成的波特率发生器等部件组成。 由发送缓冲期SBUF 发送数据，接收缓冲期SBUF 接收数据。串行接口通信的工作方式选择、接收和发送控制及状态等均由串行接口控制寄存器SCON 控制和指示。定时器T1 产生串行通信所需的波特率。 6. AT89S51 单片机串行口有几种工作方式？有几种帧格式？各种工作方式的波特率如何 确定？ 答：串行口有 4 种工作方式：方式0、方式1、方式2、方式3； 有3 种帧格式，方式 2 和3 具有相同的帧格式； 方式0 的发送和接收都以fosc/12 为固定波特率， SMOD /32×定时器T1 的溢出率 方式 1 的波特率=2 SMOD 方式 2 的波特率=2 /64×fosc SMOD /32×定时器T1 的溢出率 方式 3 的波特率=2 7. 为什么MCS-51 串行口的方式0 帧格式没有起始位（0）和停止位（1）？ 解答：串行口的方式0 为同步移位寄存器输入输出方式，常用于外接移位寄存器，以扩 展并行I/O 口，一般不用于两个MCS-51 之间的串行通信。该方式以fosc/12 的固定波特率从低为位到高位发送或接受数据。 8. AT89S51 中SCON 的SM2，TB8 ，RB8 有何作用？ 答：AT89S51 中SCON 的SM2 是多机通信控制位，主要用于方式 2 和方式 3.若置SM2=1 ，则允许多机通信。 TB8 是发送数据的第9 位，在方式 2 或方式 3 中，根据发送数据的需要由软件置位
RS232、RS422、RS485 RS232、RS422、RS485都是串行接口标准，由电子工业学会发布，作为工业标准，使各个不同厂家生产的产品可以兼容。 一、RS232标准 RS232是PC机与工业通信中最常用的一种串行接口。被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯收、发端的数据信号是相对于信号地。 RS232信号在正负电平之间摆动，在发送数据时，发送端驱动器输出正电平在+5V—+15V，负电平在-5V—-15V电平。当无数据传输时，线上为TTL，从开始传送数据到结束，线上电平从TTL电平到RS232电平再返回TTL电平。接收器典型的工作电平在+3V—+12V与-3V—-12V。因为发送电平与接收电平的差仅为2V到3V左右，所以它的共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，其传输距离最大约为15米，最高传输速率为20kb/s。RS232是点对点的通信，其驱动负载能力较弱。 二、RS422与RS485串行接口标准 RS422、RS485与RS232不同，数据传输方式采用差分传输方式，也叫做平衡传输，它使用一对双绞线。分别定义为A和B，一个用于传输高电平，另一个用于传输低电平。通常情况下，高电平在+2—+6V，是一个逻辑状态，低电平在-2—-6V，是另一个逻辑状态。另外还有一个信号地。在485中还有一个使能端，在422中这个是可用可不用的。使能端是用于控制发送驱动器和传输线的切断与连接，当使能端起作用时，发送驱动器处于高阻态，它是有别于逻辑1和0的另一种状态。 1、RS422 RS422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”，它定义了接口电路的特性。由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力，故允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接10个节点。即一个主设备，其余为从设备，从设备之间不能通信，所以RS422支持点对多的双向通信。RS422四线接口由于采用单独的发送和接收通道，因此不必控制数据方向，各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一对单独的双绞线）。 RS422的最大传输距离为4000英尺（约1219米），最大传输速率为10Mb/s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能达到最大传输距离。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。RS422需要一终接电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输电缆的最远端。 2、RS485 RS485是从RS422基础上发展而来的，所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。RS-485可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正的多点双向通信，四线连接时，与RS-422一样只能实现点对多的通信，即只能有一个主（Master）设备，其余为从设备，但它比RS-422有改进，无论四线还是二线连接方式总线上可多接到32个设备。 RS485与RS422的不同还在于其共模输出电压是不同的，RS485是-7V至+12V之间，而RS-422在-7V至+7V之间。