串行通信概述

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。

串行通讯的基本概念：与外界的信息交换称为通讯。

基本的通讯方式有并行通讯和串行通讯两种。

一条信息的各位数据被同时传送的通讯方式称为并行通讯。

并行通讯的特点是：各数据位同时传送，传送速度快、效率高，但有多少数据位就需多少根数据线，因此传送成本高，且只适用于近距离（相距数米）的通讯。

一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。

串行通讯的特点是：数据位传送，传按位顺序进行，最少只需一根传输线即可完成，成本低但送速度慢。

串行通讯的距离可以从几米到几千米。

根据信息的传送方向，串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。

信息只能单向传送为单工；信息能双向传送但不能同时双向传送称为半双工；信息能够同时双向传送则称为全双工。

串行通讯又分为异步通讯和同步通讯两种方式。

在单片机中，主要使用异步通讯方式。

MCS_51单片机有一个全双工串行口。

全双工的串行通讯只需要一根输出线和一根输入线。

数据的输出又称发送数据（TXD），数据的输入又称接收数据（RXD）。

串行通讯中主要有两个技术问题，一个是数据传送、另一个是数据转换。

数据传送主要解决传送中的标准、格式及工作方式等问题。

数据转换是指数据的串并行转换。

具体说，在发送端，要把并行数据转换为串行数据；而在接收端，却要把接收到的串行数据转换为并行数据。

单工、半双工和全双工的定义如果在通信过程的任意时刻，信息只能由一方A传到另一方B，则称为单工。

如果在任意时刻，信息既可由A传到B，又能由B传A，但只能由一个方向上的传输存在，称为半双工传输。

如果在任意时刻，线路上存在A到B和B到A的双向信号传输，则称为全双工。

电话线就是二线全双工信道。

由于采用了回波抵消技术，双向的传输信号不致混淆不清。

双工信道有时也将收、发信道分开，采用分离的线路或频带传输相反方向的信号，如回线传输。

--------> <--------> -------->A---------B A----------B A---------B<--------单工半双工全双工串口通讯—全双工和半双工方式在串行通信中，数据通常是在两个站（如终端和微机）之间进行传送，按照数据流的方向可分成三种基本的传送方式：全双工、半双工、和单工。

什么是串行通信
所谓“串行通信”是指外设和计算机间使用一根数据信号线(另外需要地线,可能还需要控制线),数据在一根数据信号线上一位一位地进行传输，每一位数据都占据一个固定的时间长度。

两个设备之间交换信息时，必须有一条线路（或是多条线路）将两者连接，因通过线上电压的改变来达到数据交换的目的。

为什么一定要通过电压的改变呢？这是因为计算机本身并不知道什么是信息，在其内部只知道0和1两个状态，人类将这种0与1的组合通过不同的排列，来代表不同的意义。

每一个0或1的状态，称之为1个位，每8个位被称为一个字节。

串行通信（Serial Communication）指的是两个欲交换信息者的信息流动，而且其信息流动的方式是一个位接着一个位，有顺序地由一个方向向另一个方向流动。

计算机之间通过这种串行通信的方式传送信息已经有一段相当久远的历史，而且到了现在还是一直不断地对串行传输作改进，希望能够达到更远的距离和更好的效果。

串⾏通信与并⾏通信的区别
⼀、基本概念
串⾏通信:⼀条信息的各位数据被按逐位按顺序传送。

并⾏通信：⼀条信息的数据可以按照多位传送，有更多的信号地线。

⼆、特点
串⾏通讯：两个设备之间通过⼀对信号线进⾏通讯，其中⼀根为信号线，另外⼀根为信号地线，信号电流通过信号线到达⽬标设备，再经过信号地线返回，构成⼀个信号回路。

并⾏通讯通常可以⼀次传送8bit、16bit、32bit甚⾄更⾼的位数，相应地就需要8根、16根、32根信号线，同时需要加⼊更多的信号地线。

通过串⾏通讯与并⾏通讯的对⽐，可以看出：串⾏通讯很简单，但是相对速度低；并⾏通讯⽐较复杂，但是相对速度⾼。

更重要的是，串⾏线路仅使⽤⼀对信号线，线路成本低并且抗⼲扰能⼒强，因此可以⽤在长距离通讯上；⽽并⾏线路使⽤多对信号线（还不包括额外的控制线路），线路成本⾼并且抗⼲扰能⼒差，因此对通讯距离有⾮常严格的限制。

第八章串行通信技术§8。

1串行通信的概述及RS-232C总线教学方法:讲授法教学目的:1、了解单片机串行通信的基本方法。

2、掌握单片机串行通信的相关概念。

3、了解RS-232C总线。

4、了解RS-232C总线电平及计算机信号电平教学重点：串行通信的方式教学难点:波特率的理解和信号电平的理解教学过程：组织教学：授课课时：（2课时）扳书课题：§8。

1串行通信的概述及RS-232C总线引入新课：一、串行通信概述1、什么叫串行通信？并行、串行举生活中的例子（排横队行走，排纵队行走）说明；引出并行通信，串行通信的概念。

P00P01 外设1P02P0389C51RXD外设2TXD串行通信就是使计算机中的数据一位一位地按先后顺序在一根传输线上传送。

通常有两种基本的通信方式：异步通信和同步通信。

2、异步通信和同步通信回顾在数字电路中所学的移位寄存器工作原理。

可提问学生。

异步通信：异步——发送时钟不一定等于接收时钟。

如下图：数据传送是帧的形式传送，每一帧数据包括起始位、数据位、奇偶校验位、停止位四部分。

其中数据位可以是5位、6位、7位、8位。

在一帧格式中，先是一个起始位0，然后是8个数据位，规定低位在前，高位在后，接下来是奇偶校验位（可以省略），最后是停止位1。

用这种格式表示字符，则字符可以一个接一个地传送。

特点：不同速度的外设可相互传送，但传送数据比实际数据位数多（加起始位、停止位等），占用CPU时间，传送速度较慢。

同步通信同步——发送设备时钟等于接收设备时钟。

在同步通信中，每个字符要用起始位和停止位作为字符开始和结束的标志，占用了时间；所以在数据块传递时，为了提高速度，常去掉这些标志，采用同步传送。

由于数据块传递开始要用同步字符来指示，同时要求由时钟来实现发送端与接收端之间的同步，故硬件较复杂。

发送方和接收方时钟完全一样，只要双方同时准备好（同步），可直接传送数据，无需附加多余的控制位，传送数据效率高，但设备要求高。

串口是串行接口（serial port）的简称，也称为串行通信接口或COM接口。

串口通信是指采用串行通信协议（serial communication）在一条信号线上将数据一个比特一个比特地逐位进行传输的通信模式。

串口按电气标准及协议来划分，包括RS-232-C、RS-422、RS485等。

1.串行通信在串行通信中，数据在1位宽的单条线路上进行传输，一个字节的数据要分为8次，由低位到高位按顺序一位一位的进行传送。

串行通信的数据是逐位传输的，发送方发送的每一位都具有固定的时间间隔，这就要求接收方也要按照发送方同样的时间间隔来接收每一位。

不仅如此，接收方还必须能够确定一个信息组的开始和结束。

常用的两种基本串行通信方式包括同步通信和异步通信。

1.1串行同步通信同步通信（SYNC:synchronous data communication）是指在约定的通信速率下，发送端和接收端的时钟信号频率和相位始终保持一致（同步），这样就保证了通信双方在发送和接收数据时具有完全一致的定时关系。

同步通信把许多字符组成一个信息组（信息帧），每帧的开始用同步字符来指示，一次通信只传送一帧信息。

在传输数据的同时还需要传输时钟信号，以便接收方可以用时针信号来确定每个信息位。

同步通信的优点是传送信息的位数几乎不受限制，一次通信传输的数据有几十到几千个字节，通信效率较高。

同步通信的缺点是要求在通信中始终保持精确的同步时钟，即发送时钟和接收时钟要严格的同步（常用的做法是两个设备使用同一个时钟源）。

在后续的串口通信与编程中将只讨论异步通信方式，所以在这里就不对同步通信做过多的赘述了。

1.2串行异步通信异步通信（ASYNC:asynchronous data communication），又称为起止式异步通信，是以字符为单位进行传输的，字符之间没有固定的时间间隔要求，而每个字符中的各位则以固定的时间传送。

在异步通信中，收发双方取得同步是通过在字符格式中设置起始位和停止位的方法来实现的。