第十二讲 串行通信

串行通信的名词解释嘿，朋友！您知道串行通信吗？这可是个在通信领域里相当重要的概念哟！咱先来说说啥是串行通信。

您就把它想象成一条窄窄的小道，信息呢，就像一个个排着队的小人儿，一个接一个地沿着这条小道往前走。

这和并行通信可大不一样，并行通信那是好多条大路，信息的小人儿们可以同时大踏步地向前走。

串行通信啊，就好比咱们寄信。

您想啊，信里的字儿可不是一下子全飞到收件人那儿的，而是一个字一个字顺着邮路往前去。

在串行通信里，数据也是这样，一位一位地依次传输。

那串行通信为啥这么重要呢？这就好比在交通拥堵的时候，虽然单行道（串行通信）每次通过的车少，但是秩序好啊，不容易乱套。

在一些对传输速度要求不是特别高，但对线路数量和成本有限制的情况下，串行通信可就派上大用场啦！比如说在一些远距离的通信中，您总不能拉一堆密密麻麻的线路吧？串行通信就能用相对少的线路，实现稳定的数据传输。

再举个例子，您手机和电脑之间的数据传输，很多时候就是通过串行通信来完成的。

它虽然不像并行通信那么风风火火，但就像一位默默工作的老黄牛，稳定可靠，不慌不忙地完成任务。

串行通信也有不同的种类，像同步串行通信和异步串行通信。

同步串行通信就像是一群训练有素的士兵，步伐整齐，按照统一的节奏前进；而异步串行通信呢，则更像是一群自由的旅行者，各自按照自己的节奏走，但也能最终到达目的地。

您想想，如果没有串行通信，那咱们的电子设备之间怎么交流信息呀？世界不就乱套了吗？所以说，串行通信虽然看起来不起眼，但却是通信世界里不可或缺的一部分。

总之，串行通信就是在通信领域中那个默默奉献、稳定可靠的存在，用它独特的方式为我们的信息传递保驾护航！。

串行通信原理串行通讯是一种在计算机领域用于数据传输的技术。

串行通讯通过一个线路逐位传输数据，相比于并行通讯的方式，更加经济和易于实现。

在串行通讯中，数据被分成逐位的信息串，这些信息串逐位传输，最终组成有意义的数据。

主要应用于计算机与周边设备之间的数据传输。

串行通信主要包括两种方式：同步串行通信和异步串行通信。

同步传输根据系统时钟处理数据传输，而异步传输较为灵活，是一种更加通用性的传输方式。

串行通讯的原理1.数据格式在串行通讯过程中，数据是以特定的格式传输的。

数据格式包括数据位、同步位、波特率和校验位。

数据位：表示每一个数据中包含的二进制位数，包括5位、6位、7位、8位等不同的长度。

通常情况下，大多数串行通讯系统都采用8位数据位。

同步位：用于标识数据传输已经开始，也就是数据的起始位置，通常情况下，同步位的值为0。

波特率：表示数据传输的速度，也就是每秒钟传输的数据位数。

波特率越高，信号传输的速度越快。

常用的波特率为9600、19200、38400、57600等。

校验位：用于检测传输数据中的错误。

通过对传输的数据进行校验位的比对，可以减少数据传输中的错误发生。

常用的校验方式有奇偶校验、校验和、循环冗余校验等。

2.串行通讯的流程串行通讯的流程可以分为三个主要阶段：起始位、数据位和停止位。

起始位：用于标识数据传输的开始，表示数据传输的起始位置。

通常情况下，起始位的值为0。

数据位：用于传输数据信息，包括了需要传输的数据。

停止位：用于标识数据传输的结束，表示数据传输的终止位置。

通常情况下，停止位的值为1。

串行通讯的工作原理串行通讯的工作原理主要包括：发送过程和接收过程。

1.发送过程在发送过程中，数据被通过串行通讯数据线逐位地传输。

发送过程中，数据被分成字节，每个字节由8位组成。

在数据传输前，发送端将数据位、同步位、波特率和校验位进行设置。

然后发送端将数据逐位地传输到接收端。

发送端会首先发送起始位表示数据传输的开始，接着发送数据位，每个字节之间间隔一段时间，以便接收端辨别每个字节，并识别出其所代表的意义。

串行通信概述串行通信特点：相对于并行通信，串行通信的速度比较慢，这种方式所用的传输线少（例如二根），因而在通信时可降低成本，比较经济。

另外，它还可以借助于现存的电话网进行数据传送，因此串行通信适合于远距离且传送速度要求不很高的通信。

例如，远距离的计算机系统之间都采用串行通信；在近距离系统之间，如同一室的微机之间，也广泛采用串行通信方式；在PC机上键盘、鼠标器与主机之间，也采用串行通信方式。

数据传输制式：按传送方向的不同，可分为三种传输制式，这就是单工（Simplex）方式、半双工（Half-Duplex）和全双工（Full-Duplex）方式。

(1) 单工方式这种方式只允许数据按照一个固定的方向传送。

采用该方式时，已经确定了通信两点中的一点为接收端，另一端为发送端。

在参加通信的A、B两端中，A只能为接收器，B只能为发送器。

反之则不行。

(2)半双工方式参加通信的A、B两端均具备接收或发送数据能力。

由于A、B是由一条信道相连，故在某一特定时刻，A、B 的传输方式是明确的，B 发A收或A发B收。

决不允许A或B在同一时刻既发又收。

(3)全双工方式全双工方式中是由两条信道将A、B两端连接的。

从而克服了单工或半双工方式带来的A、B两端不能既发又收的缺点。

为了实现全双工传输的功能，A端和B端必须分别具备一套完全独立的接收器和发送器。

异步通信方式：串行异步通信方式是以字符为单位进行传输的，异步通信所采用的数据格式是以一组可变"位数" 的数组成的。

第一位称起始位，它的宽度为1bit，低电平；接着传送一个数据5～8bit，以高电平为"1"，低电平为"0"；也可有一位奇偶校验位；后是停止位，宽度可以是1bit、1.5bit或2bit，在两个数据位之间可有空闲位。

同步通信协议：在同步通信时所使用的数据格式根据控制规程常分为：面向字符及面向比特两种。

同步通信方式在每个数据前后不加起始位和停止位，而是将数据顺序连接起来，以一个数据块为传输单位，每个数据块附加一个或二个同步字符，最后以校验字符结束。

串行通信的基本概念串行通信是指两个功能模块只通过一条或两条数据线进行数据交换。

发送方需要将数据分解成二进制位，一位、一位地分时经过单条数据线传送。

接受方需要一位一位地从单条数据线上接收数据，并且将它们重新组装成一个数据。

串行通信数据线路少，在远距离传送时比并行通信的造价低。

但是一个数据只有经过若干次以后才可以传送完，速度较慢。

串行通信时，需要解决以下问题：●双方约定的发送与接受速率（波特率）。

●约定采用的数据格式（贞格式）。

●接受方怎样知道一批数据的开始、结束（贞同步）。

●接受方怎样从数据流中采样每位数据（位同步）。

●接受方怎样判断接收数据的正确性（数据校验），如何处理收发错误。

解决这些问题的方法大体有同步通信与异步通信两种。

（1）异步通信异步通信以字符为单位传送，为了解决贞同步，每个字符都附加了一些控制信息，由4部分组成一位起始位（低电平）、5——8位数据位、一位奇偶校验位、1——2位停止位（高电平）。

两个字符之间的间隔是任意的，中间可以填充空闲位（高电平）。

只要接受方检测到数据线上出现了由高电平向低电平的跳变，并且低电平能持续一段时间，就表明已经就收到一桢数据的开始。

这时可以按照接受时钟从数据线上采样数据，直到接收到了停止位表明接受完一桢数据。

接收方还可以通过奇偶校验位判断数据传送过程中是否出现错误。

异步传送控制比较简单，对发送与接收时钟要求不很严格，不会造成错误累积，但是由于每个数据在传送时都要附加控制信息，约有20%的冗余，传送效率并不高，为50——9600波特之间。

（2）同步通信同步通信以数据块为单位进行传颂，为了解决贞同步，在每一批数据流之前，附加同步信息（1——2个同步字符），最后以校验字符结束。

如果在数据传送过程中，发生数据断流（即发送方没有数据可发送）应以同步字符填充。

接收方检测到协议要求的1——2个同步字符后，就可以认为双方已经取得一致，之后就可以在严格的时钟控制下采样数据线接收数据。

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。

起始位：⑴起始位——开始一个字符的传送的标志位。

起始位使数据线处于“0”状态。

位时间：⑸位时间——一个格式位的时间宽度。

数据位：数据位——起始位之后传送的数据信号位。

在数据位中，低位在前（左）高位在后（右）。

由于字符编码方式的不同，数据位可以是5、6、7或8位。

奇偶校验位：用于对字符的传送作正确性检查，因此奇偶效验位是可选择的，共有3种可能，即奇效验、偶效验和无效验，由用户根据需要选定。

停止位：用以标志一个字符的结束，它对应于“1”状态。

停止位在一帧的最后，它可能是1、1.5或2位，在实际中根据需要确定。

帧（frame）——从起始位开始到停止位结束的全部内容称之为一帧。

帧是一个字符的完整通信格式，因此也就把串行通信的字符格式称之为帧格式。

同步通信中，在数据开始传送前用同步字符来指示（常约定1～2个），并由时钟来实现发送端和接收端同步，即检测到规定的同步字符后，下面就连续按顺序传送数据，直到通信告一段落。

同步传送时，字符与字符之间没有间隙，也不用起始位和停止位，仅在数据块开始时用同步字符SYNC来指示，其数据格式如图8-3所示。

在同步传送时，要求用时钟来实现发送端与接收端之间的同步。

为了保证接收正确无误，发送方除了传送数据外，还要把时钟信号同时传送。

同步传送的优点是可以提高传送速率（达56kbps或更高），但硬件比较复杂。

串行数据的传输单工形式的数据传送是单向的，通信双方中一方固定为接收端。

单工形式的串行通信，只需要一条数据线，如图所示半双工形式的数据传送也是双向的，但任何时刻只能由其中的一方发送数据，另一方接收数据。

因此半双工形式既可以使用一条数据线，也可以使用两条数据线，如上图所示。

全双工形式的数据传送是双向的，且可以同时发送和接收数据，因此全双工形式的串行通信需要两条数据线，如上图所示。

异步串行通信的信号形式近程通信：近程通信采用数字信号直接传送形式，即在传送过程中不改变原数据代码的波形和频率。

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。

串行通信实验原理序串行通信技术是一种基本的数字通信技术，它已经广泛地应用于现代的数字通信系统中。

与并行通信相比，串行通信在处理速度高、传输距离远、信号线使用少等方面具有很大的优势，因此在现代计算机内部以及计算机与外部设备之间的通信中应用广泛。

串行通信实验是理解串行通信原理和掌握串行通信应用的基本途径之一。

本文将介绍串行通信实验的原理、步骤以及注意事项，希望能够对读者在学习串行通信方面起到一定的帮助。

一、实验原理1.串行通信的基本概念串行通信是一种数据传输的方式，数据信号按照一个比特一个比特地顺序传输，每个比特之间通过同步信号进行分隔。

与之相对应的是并行通信，其数据信号在多根信号线上并行传输。

串行通信具有传输距离远、传输速度快、线路简单等优点，因此被广泛应用于各种数字通信系统中。

2.串行通信的实现串行通信的实现需要用到一些重要的电路，包括移位寄存器、同步信号发生器等。

移位寄存器用于将数据按照顺序存入、读出，并进行位移操作；同步信号发生器则用于发生用于分隔数据的同步信号，使得发送方和接收方的时序保持一致。

三、实验步骤本实验以ASM51单片机为例，演示了串行通信的应用过程。

1.硬件连接将示波器的通道1连接到P1.0引脚上，通道2连接到P3.0引脚上，波形分别对应发送数据和接收数据。

2.编写程序编写程序，对串行通信的数据发送、接收、位移等进行设置和控制，具体实现过程如下：(1) 设置移位寄存器，将需要发送的数据从高位开始存入。

(2) 设置同步信号发生器，发生用于分隔数据的同步信号。

(3) 控制寄存器进行位移操作，将数据按照顺序读出并发送。

(4) 在接收方，需要通过串行口中断方式对接收到的数据进行判断和处理。

3.实验操作按照编写的程序对硬件进行操作，发送一些测试数据，观察示波器上的波形变化，以及数据是否正确接收和处理。

四、实验注意事项1.串行通信实验需要耐心和细心，对硬件和程序进行仔细的连接和设置。

2.在传输数据时，需要保证发送方和接收方的时序保持一致，否则可能会导致数据发送失败或者数据接收错误，因此需要认真设置同步信号发生器。