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D__幻灯片定稿_第7章 串行通信

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串行通信概述PPT模板

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异 步 通 信 的 数 据 格 式
—4—
起始位为0（占用1位），表示一个字符的开始，可用于同步接收方的时 钟，以确保能够正确接收随后的数据；停止位为1（占用1～2位），表示一个 字符的结束；无字符传递时，表示空闲，空闲位为1。接收端不断检测线路的 状态，在连续接收到逻辑“1”后收到一个逻辑“0”，表示新的字符帧开始 传送。
（a） 25针串行口原理图
（b） 9针串行口原理图 —12—
（c） 9针串行口实图
RS-232C引脚信号可以分为数据发送与接收和联络两部分，其中，RXD和TXD是数据发送与接收信 号，用于DTE与DCE之间交换信息；其他信号属于联络信号，用于保证信息正确无误地传输。如表所 示为9针串行口和25针串行口的部分引脚定义。
地线（Ground）
数据准备好（Data Set Ready）
请求发送（Request To Send）
清除发送（Clear To Send）
—13—
振铃指示（Ring Indicator）
3．RS-232C的通信距离和速度
RS-232C规定最大的负载电容为2500pF，这个电容限制了传 输距离和传输速率，在不使用调制解调器（Modem）时，RS-232 能够可靠进行数据传输的最大通信距离为15米，对于RS232C远程 通信，必须通过调制解调器进行远程通信连接。
同步通信方式以多个字符组成的数据块为传输单位连续地传送数据，在数据块开始时用同步字符来 指示，其数据格式如图所示。同步通信对硬件要求较高，适合于需要传送大量数据的场合。
同 步 通 信 的 数 据 格 式
—6—
串行通信的制式 two
串行通信按数据传送的方向可分为单工、半双工和全双工三种制式，如图所示。

串行通信PPT精选文档

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指令 MOV A，SBUF 完成一次数据接收,SBUF可 再 ☞接收/发送数接据收,无下论一是个否数采用中断方式
工作,每接收/发送一个数据都必须用指 令对 RI/TI 清0，以备下一次收/发。
☞串行口相关的SFR(SCON,PCON)
串行口控制寄存器SCON(98H)
SCON SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI R1
☞发送：SBUF中的串行数据由RxD逐位移出； TxD输出移位时钟，频率=fosc1/12；
每送出8位数据 TI就自动置1； 需要用软件清零 TI。
☞接收：串行数据由RxD逐位移入SBUF中； TxD输出移位时钟，频率=fosc1/12；
每接收 8位数据RI就自动置1； 需要用软件清零 RI。
工作方式1:8位UART(1+8+1位)波特率可变
波特率可变，按公式计算
☞ SM2：串行口多机通信控制位 （作为方式2、方式3的附加控制位）
SCON SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI
☞ RI,TI：串行口收/发数据申请中断标志位 ＝1 申请中断； ＝0 不申请中断
☞ RB8：在方式2、3中，是收到的第9位数据。 在多机通信中,用作区别地址帧/数据帧的 标志。（奇偶校验）
☞ TB8：方式2、3中，是要发送的第9位数据。 多机通信中,TB8=0 表示发送的是数据； TB8=1 表示发送的是地址。（奇偶校验）
☞ REN：串行口接收允许控制位 = 1 表示允许接收； = 0 禁止接收。
电源控制寄存器 PCON（97H） ——特殊功能寄存器PCON不能按位寻址——
PCON SMOD — — — GF1 GF0 PD 1DL
☞ 溢出率：T1溢出的频繁程度 即：T1溢出一次所需时间的倒数。

串行口通信讲解ppt课件

串行口通信讲解ppt课件

计数速率为fosc/12，当C/=1时，计数速率为外部输入时钟频率。
MCS-51串行口的波特率
方式1和方式3
实际上，当定时器T1做波特率发生器使用时，通常是工作在模式2 下，即作为一个自动重装载的8位定时器，此时TL1作计数用，自动
。
重装载的值在TH1内。设计数的预置值（初始值）为X，那么每过 256-X个机器周期，定时器溢出一次。为了避免溢出而产生不必要的 中断，此时应禁止T1中断。溢出周期为12×（256-X）/fosc.溢出率 为溢出周期的倒数。
。 2) 乙机接收
编程使乙机接收甲机发送过来的数据块，并存入片内50H～6FH单 元。接收过程要求判断RB8，若出错置F0标志为1，正确则置F0标志 为0，然后返回。
在进行双机通信时，两机应采用相同的工作方式和波特率。
RS-232C串行通信总线标准及其 接口
RS-232C的电气标准采用负逻辑，即： 逻辑“0”：+5V～+15V 逻辑“1”：-5V～-15V 因此，RS-232C不能和TTL电平直接相连，否则将使TTL电路烧坏， 实际应用时必须注意。RS-232C和TTL电平之间必须进行电平转换，常用 的电平转换集成电路MAX232。
接收时，REN置1，允许接收，串行口采样RXD，当采样由1到 0跳变时，确认是起始位“0”，开始接收一帧数据。当RI=0，且 停止位为1或SM2=0时，停止位进入RB8位，同时置中断标志RI； 否则信息将丢失。所以，采用方式1接收时，应先用软件清除RI 或SM2标志。
MCS-51为波特率。 波特率为每秒钟传送二进制数码的位数，也叫比特数， 单位为b/s，即位/秒。波特率用于表征数据传输的速度， 波特率越高，数据传输速度越快。通常，异步通信的波 特率为50～9600b/s。

第7章串行通信PPT

第7章串行通信PPT
异步方式：双方只有数据线而没有时钟线。双方都以自己的时 钟源控制发送和接收的速率，以字符为单位进行数据传送，每 一个字符均按固定的字符格式传送，又被称为帧。
优点：是不需要传送同步脉冲，可靠性高，所需设备简单； 缺点：是传输速率低（增加起始位和停止位）。 注意：由于通讯双方系统时钟往往不同，所以在异步通信中，
B
收
对讲机
发
B 收
电话机
发
4、波特率
用于表征串行通信速率的参数称为“波特率”； 波特率是指每秒钟传送二进制的位数;
（发送一个二进制位的时间的倒数） 波特率的单位为：位/秒（bit / s）；波特（Baud）。 波特率取值范围一般为： 0 ～ 115200 bit/s。影响波特率的
主要因素取决于传输线的分布电容、通信电平标准和传送距离；
发送 SBUF
接收 SBUF MOV SBUF，A ；启动一次数据发送
MOV A，SBUF ；完成一次数据接收
指注：向发送缓冲器SBUF写入数据即可发送数据； 从接收缓冲器SBUF读出数据即可接收数据。
2、 SCON：串行口控制寄存器 98H
SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI
由于同步通信多了一条“时钟线”，因此不太适合远 距离的通信。
主
data
被
主
data
被
控
控
控
控
方
clock
方
方
clock
方
主控方发送数据
主控方接收数据
优点是数据传输速率较高；
缺点是要求发送时钟和接收时钟保持严格同步。
3、串行通信工作方式
单工
A 发
A 半双工 发
收
A 全双工 发

串行通信基础知识ppt课件

串行通信基础知识ppt课件

23
精选版课件ppt
2线与4线传输
24
精选版课件ppt
RS-422 信号
接线： 4 线全双工
信号 TxA TxB RxA RxB 120Ω GND
接线
信号
RxA 120Ω RxB
TxA TxB GND
优势
1. 抗干扰能力强 2. 传输距离长 (可达 1.2公里) 25 精选版3课. 支件pp持t 点对点和多站通讯方式
2. 判断当前频率是否有信号? (检查线路上是否有数据)
3. 确认当前频率空闲, 按键讲话对方可以听到; (线中上没有数据, 切换状态到数据发送)
A
4. 话讲完后, 松开按键, 回到监听状态; (数据接收状态)
B
36
精选版课件ppt
ADDC (自动数据流控)
当使用2线RS485时,最重要的就是要确认数据收发状态.由于RS485-2W界面 的一些限制,只有一个节点(在一根2线RS485总线上)可以在任何时候传输信 号.这个要传输数据的节点必须把数据发送打开,在数据发送完之后关闭.
MOXA定义 为信号正 A为信号负
|A-B|>200mv
18
精选版课件ppt
RS-422 特性
RS-422传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到1200米（速 率低于100kb/s时），并允许在一条平衡总线上连接最多10 个接收器。RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡 传输方式，被命名为TIA/EIA-422-A标准。
模式 - 当有数据发送时设置RTS信号， 同时断开监听模式 - 当数据发送完成之后清除RTS信号，转回监听模式 - RTS 状态由用户软件控制
35
精选版课件ppt

《串行通信》PPT课件

《串行通信》PPT课件

范例如图：
某 帧数据
…… …… 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1
起
数据位
偶停
始
校止
位
验位
位
…… ……
精选课件ppt
23
1.4 UART的应用
UART一般可以应用到如下一些场合：
1.芯片间的近距离通信 2.与PC机之间的通信 3.模块之间的远距离通信
精选课件ppt
24
1、芯片间的近距离通信
精选课件ppt
7
1.5 串行通信分类
串行通信标准有许多，下面仅对部分常见的串行通信标
准进行简单介绍 。
串行通信标 准
引脚
引脚说明
UART
TXD、RXD、 GND
（三线）
TXD：发送端 RXD：接收端
1-Wire DQ （一线） DQ：发送/接收端
SCK：同步时钟
SCK、MISO、 MISO：主机输入，从机输
精选课件ppt
11
1.2.2 74LS164真值表
输入
Clear Clock
AB
L
X
XX
H
L
XX
H
↑
HH
H
↑
LX
H
↑
XL
精选课件ppt
输出 QA QB ···QH LLL
HHH LLL LLL
12
74LS164的时钟是由ARM处理器产生，每来1个上升 沿74LS164就接收1位数据。
假设要使QA~QH=10110011，则ARM要发送一串数 据10110011给A、B输入端，并产生相应的时钟信号。 如下图：
内核
输出数 据缓冲
器
…

串行通讯的概念PPT


串口通讯--接口电路
能够完成上述“串<- ->并”转换功能的电路，通常称为“通用异步收 发器” （UART：Universal Asynchronous Receiver and Transmitter）, 典型的芯片有：Intel 8250/8251,16550。
波特率
波特率 (bps) 110 300 1200 2400 4800 9600 1 号电缆传输距离（英尺） 5000 5000 3000 1000 1000 250 2 号电缆传输距离（英尺） 3000 3000 3000 500 250 250
RTS
CTS DELL
4
5 22
请求发送
清除发送 振铃指示
RTS
CTS DELL
2、RS-232C的接口信号 DSR DTR
• RS-232C规标准接口有25条线，4条数据线、11条控制 线、3条定时线、7条备用和未定义线，常用的只有9根， 它们是： • （1）联络控制信号线： • 数据装置准备好（Data set ready-DSR)——有效时 （ON）状态，表明通信装置处于可以使用的状态。 • 数据终端准备好(Data set ready-DTR)——有效时（ON） 状态，表明数据终端可以使用。 • 这两个信号有时连到电源上，一上电就立即有效。这 两个设备状态信号有效，只表示设备本身可用，并不 说明通信链路可以开始进行通信了，能否开始进行通 信要由下面的控制信号决定。
• 标准并行口4位、8位、半8位:4位口一次只能输入4位数据，但可以输出 8位数据；8位口可以一次输入和输出8位数据；半8位也可以。
• EPP口（增强并行口）:由Intel等公司开发，允许8位双向数据传送，可 以连接各种非打印机设备，如扫描仪、LAN适配器、磁盘驱动器和 CDROM 驱动器等。 • ECP口（扩展并行口）:由Microsoft、HP公司开发，能支持命令周期、数 据周期和多个逻辑设备寻址，在多任务环境下可以使用DMA（直接存储 器 访问）。

七章串行通信接口技术ppt课件

设置8250与数据通信设备之间 联络应答的输出信号
例 ： 要 使 MCR 的 DTR ， RTS 有 效 ， OUT1 ， OUT2以及LOOP无效，则编程如下：
MOV DX，3FCH
；MCR的地址，
MOV AL，00000011B ；MCR的控制字
OUT DX，AL
例：要对8250通过自发自收进行诊断，则程序 为:
主复位线MR：硬件复位信号RESET 中断请求线INTRPT：8250有4级共10个中
断源，当任一个未被屏蔽的中断源有请求 时，INTRPT输出高电平向CPU请求中断
（2）面向外设引脚信号
8250
发送数据SOUT 接收数据SIN 请求发送RTS* 允许发送CTS*
数据装置准备好DSR*
数据终端准备好DTR* 信号地GND
相当于I/O读信号
写控制线
数据输出选通DOSTR（高有效）和DOSTR*（低有 效）有一个有效，CPU就将数据写入8250内部寄存器
相当于I/O写信号
8250读写控制信号有两对，每对信号作用完全相 同，只不过有效电平不同而己
（1）处理器接口引脚（3）
驱动器禁止信号DDIS：CPU从8250读取数 据时，DDIS引脚输出低电平，用来禁止外 部收发器对系统总线的驱动；其它时间， DDIS为高电平
（4）输出线
OUT1*和OUT2*：
两个一般用途的输出信号 由调制解调器控制寄存器的D2和D3使其输出
低电平有效信号 复位使其恢复为高
8250的寄存器及编程方法
8250内部有10个可访问的寄存器，除数 寄存器是16位的，占用两个连续的8位端 口
内部寄存器用引脚A0～A2来寻址；同时还 要利用通信线路控制寄存器的最高位，即 除数寄存器访问位DLAB的0和1两种状态， 来区别公用1个端口地址所访问的两个寄 存器
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发送时钟(TXC)
辅助通道接收数据 接收时钟(RXC) 未定义 辅助通道请求发送 数据终端准备就绪(DTR) 信号质量检测 音响指示
10
11 12 13
线路建立检测
未定义 辅助通道接收线信号检测 辅助通道清除发送
23
24 25
数据信号速率选择
发送时钟 未定义
• 2．RS-232C主要串行通信信号 • RS-232C标准中的许多信号是为通信业务 联系或信息控制而定义的，在计算机串行 通信中主要使用如下信号： • （1）数据传送信号 发送数据(TXD) • 接收数据(RXD)
第7章
本章要点： n 串行通信基本知识
串行通信
n MCS-51单片机的串行口及控制寄存器 n MCS-51单片机的串行通信
第7章
串行通信
7.1串行通信基础知识 7.2MCS-51单片机的串行口及控制寄存器 7.3MCS-51单片机的串行通信
7.1串ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ通信基础知识
• 计算机的数据传送共有两种方式：并行数据传送 和串行数据传送。 • 并行数据传送的特点是：各数据位同时传送，传 送速度快、效率高。但并行数据传送有多少数据 位就需多少根数据线，因此传送成本高。并行数 据传送的距离通常小于30米，在计算机内部的数 据传送都是并行的。 • 串行数据传送的特点是：数据传送按位顺序进行， 最少只需一根传输线即可完成，成本低但速度慢。 计算机与外界的数据传送大多数是串行的，其传 送的距离可以从几米到几千公里。
7.2
MCS-51单片机的串行口及控制寄存器
在单片机芯片中，UART已集成在其中，作为其组成部分，构成 一个串行口。MCS-51系列单片机的串行口是全双工的，这个口既 可以用于网络通信，也可以实现串行异步通信，还可以作为同步 移位寄存器使用。 在串行口中可供用户使用的是它的寄存器，因此其寄存器结构 对用户来说十分重要。 7.2.1 串行口寄存器结构 MCS-51单片机串行口寄存器的基本结构如图7-5所示。
7.1.2 RS-232总线标准 串行通信使用 RS-232C标准，为美国电子工业协会（Electronic Industry Asso -ciation）的推荐标准，现已在全世界范围内被广 泛采用。RS-232C实际上是串行通信的总线标准。 1．RS-232C信号引脚定义 该总线标准定义了25条信号线，使用25个引脚的连接器，各信号 引脚的定义见表7-1。
（2）全双工（Full-duplex）形式 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。如图7-4（b）所 示。 （3）半双工（Half-duplex）形式 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。如图7-4（c）所示。
TI（发送中断）
发送SBUF(99H)
TXD串行输出
80C51内部总线 移位 时钟
接收SBUF(99H)
输入移位寄存器
RXD串行输入 RI（接收中断）
图7-5 MCS-51串行口寄存器结构
图中共有两个串行口的缓冲寄存器（SBUF），一个是发送寄 存器，一个是接收寄存器，以便MCS-51能以全双工方式进行通 信。串行发送时，从片内总线向发送SBUF写入数据；串行接收 时，从接收SBUF向片内总线读出数据。它们都是可寻址的寄存 器。但因为发送与接收不能同时进行，所以给这两个寄存器以 同一地址（99H）。在第二章的专用寄存器表中已经列出。 在接收方式下，串行数据通过RXD（P3.0）引脚进入。由于 在接收寄存器之前还有移位寄存器，从而构成了串行接收的双 缓冲结构，以避免在数据接收过程中出现帧重叠错误（即在帧 数据来时，前一帧数据还没有读走）。 在发送方式下，串行数据通过引脚TXD（Ｐ3.1）送出．与接 收数据情况不同，发送数据时，不会发生帧重叠错误，因此发 送电路就不需双重缓冲结构，这样可以提高数据发送速度。
对于半双工方式，即用一条传输线完成两个方向的数据传送。发 送端串行接口输出的是RS-232C标准的电平信号，由调制器把电平 信号分别调制成1270Hz和1070Hz的调频信号后再送上电话线进行远 程传送。在接收端，由解调器把调频信号解调为RS-232C标准的电 平信号，再经串行接口电路调制为TTL电平信号。另一个方向的数 据传输，其过程完全相同，所不同的只是调频信号的频率分别为 2225 Hz和2025Hz。 3．串行通信的数据通路形式 串行数据通信共有以下几种数据通路形式。 （1）单工（Sim-Plex）形式 单工形式的数据传送是单向的。通信双方中一方固定为发送端， 另一方则固定为接收钱。单工形式的串行通信，只需要一条数据线 。如图7-4（a）所示。 例如计算机与打印机之间的串行通信就是单工形式，因为只能有 计算机向打印机传送数据，而不可能有相反方向的数据传送。
所谓反串行化就是把串行数据格式变换为并行数据格式， 即把帧中的格式信息滤除而保留数据位。在UART中，实现 数据反串行化处理的电路属接收。 2．错误检验 错误检验的目的在于检验数据通信过程是否正确。在串 行通信中可能出现的错误包括奇偶错和帧错等。 但请注意，要完成串行数据通信，光有硬件电路还不够 ，还需要有软件的配合。
引脚 1 保护地(PG)
定义
引脚 14
定义 辅助通道发送数据
2
3 4 5 6 7 8 9
发送数据(TXD)
接收数据(RXD) 请求发送(RTS) 清除发送(CTS) 数据通信设备准备就绪(DSR) 信号地(SG) 接收线路信号检测(DCD) 接收线路建立检测
15
16 17 18 19 20 21 22
发送 接收端
数据线
发送接 收端
地线
图7-4（a） 单工形式串行通信
数据线Ⅰ 发送 接收端 数据线Ⅱ 地线
图7-4（b） 全双工形式串行通信
发送接 收端
发送 接收端
数据线
发送接 收端
地线
图7-4（c） 半双工形式串行通信
4．串行通信的传送速率 传送速率用于说明数据传送的快慢。在串行通信中，数据是按 位进行传送的，因此传送速率用每秒钟传送格式位的数目来表示 ，称之为波特率（band rate）。每秒传送一个格式位就是1波特 。即： 1波特=1bps（位/秒） 在串行通信中，格式位的发送和接收分别由发送时钟脉冲和接 收时钟脉冲进行定时控制。时钟频率高，则波特率也高，通信速 度就快；反之，时钟频率低，则波特率也低，通信速度就慢。串 行通信可以使用的标准波特率在RS-232C标准中已有规定，使用 时应根据速度需要、线路质量以及设备情况等因素选定。波特率 选定之后，对于设计者来说，就是如何得到能满足波特率要求的 发送时钟脉冲和接收时钟脉冲。
Space
帧 位时间
… … … … … …
Mark
数 数 据 据 起 位 位 （1） 始 （0） 位
数 奇 停 停 据 偶 止 止 位 位 位 位 起 （n-1） 始 位
… … … … … …
对异步串行通信的字符格式作如下说明： （1）在这种格式标准中，信息的两种状态分别为 mark和 space标志。其中 “mark”译为“标号”，对应逻辑“1”状态。在发送器空闲时，数据线应保持 在mark状态；“space”译为“空格”，对应逻辑“0”状态。 （2）起始位。发送器是通过发送起始位而开始一个字符的传送。起始位使 数据线处于“space”状态 （3）数据位。起始位之后就传送数据位。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。 （4）奇偶校验位。用于对字符传送作正确性检查，因此奇偶校验位是可选 择的，共有3种可能，即奇校验、偶校验和无校验，由用户根据需要选定。 （5）停止位。停止位在最后，用以标志一个字符传送的结束，它对应于 mark状态。停止位可能是1、1.5或2位，在实际应用中根据需要确定。
7.1.3 串行接口电路 串行数据通信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。而数据转换则是指数据的串并行转换。因为在计算机中 使用的数据都是并行数据，因此在发送端，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。 数据转换由串行接口电路实现，这种电路也称之为通用异步接 收发送器（UART）。从原理上说，一个UART应包括发送器电路、 接收器电路和控制电路等内容，其主要功能是： l．数据的串行化／反串行化 所谓串行化处理就是把并行数据格式变换为串行数据格式，即 按帧格式要求把格式信息（起始位、奇偶位和停止位）插入，和 数据位一起构成串行数据的位串，然后进行串行数据传送。在 UART中，完成数据串行化的电路属发送器。
通常把计算机与其外界的数据传送称之为通信，因此我们通常所说的通信就是 指串行通信，串行通信又分为异步和同步两种方式。在单片机中使用的串行通信 都是异步方式，因此本章只介绍异步通信。 1． 异步串行通信的字符格式 异步串行通信以字符为单位，即一个字符一个字符地传送。那么字符传送的格 式又是如何呢？图7-1就是一个字符的异步串行通信格式。
2． 异步串行通信的信号形式 虽然都是串行通信，但近程的串行通信和远程的串行通信在 信号形式上却有所不同，因此对近程、远程两种情况分别加以 说明。 （1）近程通信 近程通信又称本地通信。进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。这种数 据传送方式称之为基带传送方式。图7-2为两台计算机近程串 行通信的连接和代码波形图。
（2）调制解调器控制信号 请求发送(RTS) 清除发送(CTS) 数据通信设备准备就绪(DSR) 数据终端设备准备就绪(DTR) （3）定位信号 接收时钟(RXC) 发送时钟(TXC) （4）信号地(SG)和保护地(PG)
3．RS-232C的其它规定 除信号定义外，RS-232C标准的其它规定还有： （1）RS-232C是一种电压型总线标准，以不 同极性的电压表示逻辑值： -3 V～-25 V表示逻辑“1”(mark) +3V～+25V表示逻辑“0”(space) （2）标准数据传送速率有50、75、110、150、 300、600、1200、2400、4800、9600、19200 波特等。 （3）采用标准的25芯插头座(DB-25)进行连接， 因此该插头座也称之为RS-232C连接器。