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串行通信实验报告串行通信实验报告引言：串行通信是一种数据传输方式，通过将数据一位一位地传输，相比并行通信具有更高的传输效率和更少的硬件成本。
本实验旨在通过搭建串行通信系统，了解串行通信的原理和应用，并探究不同参数对传输效果的影响。
一、实验目的本实验旨在：1. 了解串行通信的原理和基本概念；2. 掌握串行通信的实验搭建方法；3. 分析不同参数对串行通信传输效果的影响。
二、实验原理串行通信是一种将数据一位一位地传输的通信方式。
在串行通信中，数据以二进制形式传输，每一位的传输时间相等。
常见的串行通信方式有同步串行通信和异步串行通信。
同步串行通信中，发送端和接收端的时钟信号同步，以确保数据的准确传输。
发送端将数据按照一定的帧格式发送，接收端通过时钟信号进行同步，按照相同的帧格式接收数据。
异步串行通信中，发送端和接收端的时钟信号不同步，通过起始位和停止位来标识数据的开始和结束。
发送端在每个数据帧前加上一个起始位，接收端通过检测起始位来判断数据的开始。
三、实验步骤1. 搭建串行通信系统：将发送端和接收端连接，通过串口线进行数据传输。
2. 设置串行通信参数：根据实验要求，设置波特率、数据位、停止位等参数。
3. 编写发送端程序：通过编程语言编写发送端程序，实现数据的发送。
4. 编写接收端程序：通过编程语言编写接收端程序，实现数据的接收和显示。
5. 调试和测试：进行通信测试，观察数据的传输效果，记录实验结果。
四、实验结果与分析在实验中，我们通过设置不同的串行通信参数进行测试，观察数据的传输效果。
实验结果显示，在较低的波特率下，数据传输速度较慢，但传输稳定性较高；而在较高的波特率下，数据传输速度较快，但传输稳定性较差。
此外，我们还测试了不同数据位和停止位对传输效果的影响。
结果显示，增加数据位可以提高数据的传输精度，但也会增加传输的时间和成本。
增加停止位可以增加数据的传输稳定性，但也会降低传输速度。
五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了串行通信的原理和应用，并通过实验搭建了串行通信系统。
通信接口协议综述（收集多处资料集合原创，综合232、422、485、USB及网络通讯等）在现场数据采集和数据传输中大量采用接口方式，监控系统涉及较多的是串行通信接口和网络接口。
一、串行通信协议计算机与外设或计算机之间的通信通常有两种方式：并行通信和串行通信。
并行通信指数据的各位同时传送。
并行方式传输数据速度快，但占用的通信线多，传输数据的可靠性随距离的增加而下降，只适用于近距离的数据传送。
串行通信是指在单根数据线上将数据一位一位地依次传送。
发送过程中，每发送完一个数据，再发送第二个，依此类推。
接受数据时，每次从单根数据线上一位一位地依次接受，再把它们拼成一个完整的数据。
在远距离数据通信中，一般采用串行通信方式，它具有占用通信线少、成本低等优点。
1、串行通信的基本概念(1)同步和异步通信方式串行通信有两种最基本的通信方式：同步串行通信方式和异步串行通信方式。
同步串行通信方式是指在相同的数据传送速率下，发送端和接受端的通信频率保持严格同步。
由于不需要使用起始位和停止位，可以提高数据的传输速率，但发送器和接受器的成本较高。
异步串行通信是指发送端和接受端在相同的波特率下不需要严格地同步，允许有相对的时间时延，即收、发两端的频率偏差在10％以内，就能保证正确实现通信。
异步通信在不发送数据时，数据信号线上总是呈现高电平状态，称为空闲状态（又称MARK 状态）。
当有数据发送时，信号线变成低电平，并持续一位的时间，用于表示发送字符的开始，该位称为起始位，也称SPACE状态。
起始位之后，在信号线上依次出现待发送的每一位字符数据，并且按照先低位后高位的顺序逐位发送。
采用不同的字符编码方案，待发送的每个字符的位数不同，在5、6、7或8位之间选择。
数据位的后面可以加上一位奇偶校验位，也可以不加，由编程指定。
最后传送的是停止位，一般选择1位、1.5位或2位。
（2）数据传送方式①单工方式。
单工方式采用一根数据传输线，只允许数据按照固定的方向传送。
一、实验目的1. 理解串行通讯的基本原理和通信方式。
2. 掌握串行通讯的硬件设备和软件实现方法。
3. 学会使用串行通讯进行数据传输。
4. 通过实验，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力。
二、实验原理串行通讯是指用一条数据传输线将数据一位一位地按顺序传送的通信方式。
与并行通讯相比，串行通讯具有线路简单、成本低等优点。
串行通讯的基本原理如下：1. 异步串行通讯：每个字符独立发送，字符间有时间间隔，不需要同步信号。
每个字符由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。
2. 同步串行通讯：数据块作为一个整体发送，需要同步信号。
同步串行通讯分为两种方式：面向字符方式和面向比特方式。
三、实验设备1. 计算机：一台2. 串行通讯设备：串行数据线、串行接口卡、串口调试助手等3. 单片机实验平台：一台4. 数码管显示模块：一个四、实验内容1. 异步串行通讯实验（1）硬件连接：将计算机的串口与单片机实验平台的串行接口连接。
（2）软件设计：编写程序，实现单片机向计算机发送数据，计算机接收数据并显示在屏幕上。
（3）实验步骤：a. 设置串行通信参数：波特率、数据位、停止位、奇偶校验位等。
b. 编写发送程序，实现单片机向计算机发送数据。
c. 编写接收程序，实现计算机接收数据并显示在屏幕上。
2. 同步串行通讯实验（1）硬件连接：与异步串行通讯实验相同。
（2）软件设计：编写程序，实现单片机向计算机发送数据块，计算机接收数据块并显示在屏幕上。
（3）实验步骤：a. 设置串行通信参数：波特率、数据位、停止位、奇偶校验位等。
b. 编写发送程序，实现单片机向计算机发送数据块。
c. 编写接收程序，实现计算机接收数据块并显示在屏幕上。
3. 双机通讯实验（1）硬件连接：将两台单片机实验平台通过串行数据线连接。
（2）软件设计：编写程序，实现两台单片机之间相互发送和接收数据。
（3）实验步骤：a. 设置串行通信参数：波特率、数据位、停止位、奇偶校验位等。
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。
串行通讯数据传送的基本过程随着科技的不断发展，数据通讯成为了现代社会中不可或缺的一部分。
在数据通讯中，串行通讯是一种常见的传输方式。
本文将介绍串行通讯数据传送的基本过程，以帮助读者更好地理解和应用串行通讯。
一、串行通讯概述串行通讯是指将数据按位逐位地传输，相邻的数据位之间通过一条信号线进行连接。
与之相对的是并行通讯，它是将数据按字节或字等单位一次性传输。
串行通讯相对于并行通讯具有成本低、线路简单等优点，因此在很多场景下得到了广泛应用。
二、串行通讯的基本过程1. 数据的编码与解码在串行通讯中，发送端将要传输的数据进行编码，以便在传输过程中能够正确地识别出每个位的取值。
常见的编码方式有ASCII码、UTF-8等。
接收端在接收数据时需要对数据进行解码，将其转化为可读的格式。
2. 数据的起始位和停止位为了标识出数据的开始和结束，串行通讯中通常会在每个数据字节的前后添加起始位和停止位。
起始位通常为逻辑低电平，停止位通常为逻辑高电平。
这样，接收端在接收数据时可以通过检测起始位和停止位来确定数据的边界。
3. 数据的传输顺序串行通讯的数据传输是按顺序逐位进行的。
发送端将数据从最高位开始逐位发送，接收端也是从最高位开始逐位接收。
这样可以保证数据的正确传输顺序，避免数据错位。
4. 数据的同步与异步传输串行通讯中有两种主要的传输方式：同步传输和异步传输。
同步传输是指发送端和接收端在传输过程中通过某种同步信号进行同步，以保证数据的正确传输。
常见的同步传输方式有SPI、I2C等。
异步传输则是通过起始位和停止位来进行同步，不需要额外的同步信号。
常见的异步传输方式有UART。
5. 数据的差错检测与纠正在数据传输过程中，由于各种原因（如信号干扰、噪声等），可能会导致数据出现错误。
为了保证数据的可靠性，串行通讯中通常会采用差错检测与纠正的方法。
常见的差错检测与纠正技术有奇偶校验、循环冗余校验（CRC）等。
6. 数据的重传机制当数据传输过程中发生错误时，串行通讯中通常会采用重传机制来保证数据的正确传输。
串行通讯简单认识单工、半双工和全双工的定义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。
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。
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。
但单工目前已很少采用，下面仅介绍前两种方式。
1、全双工方式（full duplex）
当数据的发送和接收分流，分别由两根不同的传输线传送时，通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作，这样的传送方式就是全双工制，如图1所示。
在全双工方式下，通信系统的每一端都设置了发送器和接收器，因此，能控制数据同时在两个方向上传送。
全双工方式无需进行方向的切换，因此，没有切换操作所产生的时间延迟，这对那些不能有时间延误的交互式应用（例如远程监测和控制系统）十分有利。
这种方式要求通讯双方均有发送器和接收器，同时，需要2根数据线传送数据信号。
（可能还需要控制线和状态线，以及地线）。
比如，计算机主机用串行接口连接显示终端，而显示终端带有键盘。
这样，一方面键盘上输入的字符送到主机内存；另一方面，主机内存的信息可以送到屏幕显示。
通常，往键盘上打入1个字符以后，先不显示，计算机主机收到字符后，立即回送到终端，然后终端再把这个字符显示出来。
这样，前一个字符的回送过程和后一个字符的输入过程是同时进行的，即工作于全双工方式。
2、半双式方式（half duplex）
若使用同一根传输线既作接收又作发送，虽然数据可以在两个方向上传送，但通信双方不能同时收发数据，这样的传送方式就是半双工制，如图2所示。
采用半双工方式时，通信系统每一端的发送器和接收器，通过收/发开关转接到通信线上，进行方向的切换，因此，会产生时间延迟。
收/发开关实际上是由软件控制的电子开关。
当计算机主机用串行接口连接显示终端时，在半双工方式中，输入过程和输出过程使用同一通路。
有些计算机和显示终端之间采用半双工方式工作，这时，从键盘打入的字符在发送到主机的同时就被送到终端上显示出来，而不是用回送的办法，所以避免了接收过程和发送过程同时进行的情况。
目前多数终端和串行接口都为半双工方式提供了换向能力，也为全双工方式提供了两条独立的引脚。
在实际使用时，一般并不需要通信双方同时既发送又接收，像打印机这类的单向传送设备，半双工甚至单工就能胜任，也无需倒向。
简单来说，串行通讯就是不管多少个终端设备，这些终端设备的信号接收和发射都只需要一根或者两跟线来完成传输过程。
而并行的设备则需要对每一个设备单独设置一条通讯线路。
我们这里以OTIS电梯为例：串行设备中的所有终端（在OTIS电梯中被称为远程站，就是RS4或者RS5这些设备），都接在两根串行通讯线中，这个通讯线又连接到电梯的控制板中。
大家可以看到的就是那些蓝白相绞的双绞线，（使用双绞线是为了减少干扰，是串行通讯必须的），（大家还会看到两根线，是这些终端设备的电源线）。
由于这些终端设备都是一样的，并且都是连接到这两根串行通讯线的，所以电脑是不能够判断哪个设备是哪个的，这就必须给每个设备编上号码，这就是我们看到的地址码，（在RS5上，有一排开关，可以设定RS5的地址），由于每一个设备都有一个唯一的编码，这样系统就可以区别哪个设备是哪个了。
工作起来的原理可以这样理解：当1楼按钮按下的时候，按钮给1楼的RS5发一个信息，RS5将通过串行通讯线给电脑一个信号，这个信号就是1楼的RS5的地址编码，这样系统就知道了是1楼的设备有信号要传来，然后系统就接收1楼RS5传来的信号，（这个信号是经过编码的，有一套通讯协议）这样系统就能判断出1楼的按钮被按下，然后系统将发送一楼按钮的灯信息，这个信息将发给所有串行线上的终端设备（RS5）接收，然而由于这个信息也同时载有地址编码，所以只有1楼的设备才对该信息进行解释，这样就完成了串行通讯的信息传送。
当然也可能同时有两个以上的按钮被按下，但由于计算机的运行速度非常的快，串行线上的所有设备检测一圈也用不了一秒的时间，所以对于我们来说，基本是同时完成的，感觉不到时间的差异了。
