第10章串行通信的工作原理与应用

串行口工作原理
串行口是一种用于数据传输的硬件接口，它可以将数据逐个比特地传输。

串行口工作的基本原理是将需要传输的数据按照一定的规则进行分割，并以连续的比特序列的形式进行传输。

在串行口的工作过程中，数据被分成一个个比特，然后按照事先约定好的规则，依次传输给接收端。

这个规则包括了每个比特的位宽、传输的顺序以及同步的方式等等。

通常情况下，串行口使用的是异步传输方式，也就是说，传输时不需要事先进行时钟同步，而是在数据的起始位置插入起始位和校验位来提供同步信息。

在串行口的数据传输过程中，发送端按照一定的时序将数据比特逐个发送给接收端。

接收端按照相同的时序依次接收每个比特，并通过解码、校验等操作恢复原始数据。

为了保证数据的准确性，通常还会在传输过程中加入差错检测和纠错机制，例如CRC校验等。

串行口的工作原理与并行口不同，串行口通过逐个比特的方式传输数据，相比之下，串行口在传输速率上可能会受到一定的限制。

但是串行口的传输距离相对较长，传输线路简单，而且可以灵活选择传输速率，因此在许多应用场景下得到了广泛的应用。

例如，在计算机、通信设备、工业自动化等领域中，串行口被广泛用于连接外部设备与主机进行数据交互。

单片机串口通信原理
单片机串口通信是指通过串行口进行数据的传输和接收。

串口通信原理是利用串行通信协议，将数据按照一定的格式进行传输和接收。

在单片机中，串口通信一般是通过UART（通用异步收发传输器）模块来实现的。

UART模块包括发送和接收两部分。

发送部分将数据从高位到低位逐位发送，接收部分则是将接收到的数据重新组装成完整的数据。

串口通信的原理是利用串行通信协议将发送的数据进行分帧传输。

在传输的过程中，数据被分成一个个的数据帧，每帧包括起始位、数据位、校验位和停止位。

起始位和停止位用于标识数据的开始和结束，数据位则是用来存放需要传输的数据。

校验位用于校验数据的正确性。

在发送端，单片机将需要发送的数据按照一定的格式组装成数据帧，然后通过UART发送出去。

在接收端，UART接收到的数据也是按照数据帧的格式进行解析，然后重新组装成完整的数据。

通过这样的方式，发送端和接收端可以进行数据的传输和接收。

串口通信具有简单、可靠性高、适应性强等优点，广泛应用于各种领域，如物联网、嵌入式系统等。

掌握串口通信原理对于单片机的应用开发具有重要意义。

习题一、选择题1.在异步串行通信中，收发双方必须保持________。

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.以上都正确答案：C2.同步通信过程中，通信双方依靠_____进行同步。

A.起始位B.同步字符C.命令字D.停止位答案：B3.8251A收、发串行数据的波特率_______。

A.可由编程设置B.等于CLK输入的基准时钟频率的16倍C.等于CLK输入的基准时钟频率的1/16D.等于CLK输入的基准时钟频率答案：A4.8251A以异步通信方式工作，设波特率因子为16，字符长度为8位，奇校验，停止位为2位，每秒种可传输200个字符，则它的传输速率和收发时钟信号频率分别是______（bps，kHz）。

A.200，200B.2200，38.4C.2400，38.4D.200，38.4答案：C5.DMA用于传送_____之间的大量数据。

A.CPU与存储器B.存储器与外设C.CPU与外设D.寄存器与存储器答案：B6.在微机系统中采用DMA方式传输数据时，数据传送是______。

A.由CPU控制完成的B.由执行程序（软件）完成C.由DMAC发出的控制信号控制完成的D.由总线控制器发出的控制信号控制完成的答案：C7.当8086/8088CPU响应DMA设备的HOLD请求后，CPU将______。

A.转入特殊的中断服务程序B.进入等待周期C.接受外部数据D.放弃对总线的控制权答案：D8.在DMA方式下，将内存数据送到外设的路径是_______。

A.CPU→DMAC→外设B.内存→数据总线→外设C.内存→CPU→总线→外设D.内存→DMAC→数据总线→外设答案：B9.在DMA方式下，CPU与总线的关系是______。

A.只能控制地址总线B.相互成隔离状态C.只能控制数据线D.相互成短接状态答案：B10.采用DMA方式传送时，每传送一个数据要占用______时间。

A.一个指令周期B.一个机器周期C.一个存储周期D.一个总线时钟周期答案：C二、填空题1.异步串行通信没有数据传送时，发送方应发送______信号；串行同步通信没有数据传送时，发送方应发送_____信号。

串行通信系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解串行通信系统的基本原理，掌握其与并行通信的区别；2. 学会使用相关编程语言实现串行通信，了解串行通信接口和协议；3. 掌握串行通信系统的数据传输速率、误码率等性能指标的计算方法。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识解决实际问题的能力，能够独立设计简单的串行通信系统；2. 提高学生的编程实践能力，熟练使用相关开发工具进行串行通信程序设计；3. 培养学生的团队协作和沟通能力，能够就串行通信系统设计方案进行讨论和改进。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对通信技术发展的关注，激发学习兴趣，提高学习积极性；2. 培养学生的创新意识，鼓励学生尝试不同的设计方案，勇于克服困难；3. 增强学生的环保意识，认识到通信技术在环境保护中的重要作用。

课程性质：本课程为电子信息类学科的专业课程，旨在让学生掌握串行通信系统的基本原理和实际应用。

学生特点：学生已具备一定的电子技术和编程基础，对通信技术有一定的了解，但实践经验不足。

教学要求：结合学生特点和课程性质，采用理论教学与实践教学相结合的方式，注重培养学生的实际操作能力和团队协作能力。

通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续相关课程和实际工作打下坚实基础。

二、教学内容1. 串行通信系统基本原理：介绍串行通信与并行通信的区别，分析串行通信的优缺点，探讨串行通信在现实生活中的应用。

- 教材章节：第一章 串行通信概述- 内容：串行通信原理、串行通信接口、串行通信协议。

2. 串行通信编程实践：讲解使用C语言、Python等编程语言实现串行通信的方法，分析串行通信接口的编程接口和函数库。

- 教材章节：第二章 串行通信编程- 内容：编程环境搭建、串行通信接口编程、数据发送与接收、常见问题及解决方法。

3. 串行通信系统性能分析：介绍串行通信系统的数据传输速率、误码率等性能指标，分析影响性能的因素。

- 教材章节：第三章 串行通信性能分析- 内容：数据传输速率、误码率、性能优化方法。

第3章8086/8088指令系统与寻址方式习题3．3 8086系统中，设DS=1000H，ES=2000H，SS=1200H，BX=0300H，SI=0200H，BP=0100H，VAR的偏移量为0600H，请指出下列指令的目标操作数的寻址方式，若目标操作数为存储器操作数，计算它们的物理地址。

（1）MOV BX，12 ；目标操作数为寄存器寻址（2）MOV [BX]，12 ；目标操作数为寄存器间址 PA=10300H（3）MOV ES：[SI]，AX ；目标操作数为寄存器间址 PA=20200H（4）MOV VAR，8 ；目标操作数为存储器直接寻址 PA=10600H（5）MOV [BX][SI]，AX ；目标操作数为基址加变址寻址 PA=10500H（6）MOV 6[BP][SI]，AL ；目标操作数为相对的基址加变址寻址 PA=12306H （7）MOV [1000H]，DX ；目标操作数为存储器直接寻址 PA=11000H（8）MOV 6[BX]，CX ；目标操作数为寄存器相对寻址 PA=10306H（9）MOV VAR+5，AX ；目标操作数为存储器直接寻址 PA=10605H3．4 下面这些指令中哪些是正确的？那些是错误的？如果是错误的，请说明原因。

（1）XCHG CS，AX ；错，CS不能参与交换（2）MOV [BX]，[1000] ；错，存储器之不能交换（3）XCHG BX，IP ；错，IP不能参与交换（4）PUSH CS（5）POP CS ；错，不能将数据弹到CS中（6）IN BX，DX ；输入/输出只能通过AL/AX（7）MOV BYTE[BX]，1000 ；1000大于255，不能装入字节单元（8）MOV CS，[1000] ；CS不能作为目标寄存器（9）MOV BX，OFFSET VAR[SI] ；OFFSET只能取变量的偏移地址（10）MOV AX，[SI][DI] ；SI、DI不能成为基址加变址（11）MOV COUNT[BX][SI]，ES：AX ；AX是寄存器，不能加段前缀3．7 设当前 SS=2010H，SP=FE00H，BX=3457H，计算当前栈顶的地址为多少？当执行PUSH BX 指令后，栈顶地址和栈顶2个字节的内容分别是什么？当前栈顶的地址=2FF00H当执行PUSH BX 指令后，栈顶地址=2FEFEH（2FEFEH）=57H（2FEFFH）=34H3．8 设DX=78C5H，CL=5，CF=1，确定下列各条指令执行后，DX和CF中的值。

单片机与PC串口通信课程设计单片机与PC机的串口通信摘要单片机由于性价比高、使用灵活等优点而广泛应用于各种电子系统、自动控制系统，但是其存储容量小，处理的数据量不大。

为了克服这一缺点，我们可以将单片机连接到PC机上，由单片机采集数据，然后将数据汇总到PC机，再进行各种数据处理。

单片机与PC机一般采用串行通信，由于51系列单片机中一般集成了全双工的串行端口，只要配以电平转换的驱动电路、隔离电路就可组成一个简单可行的通信接口。

PC机具有强大的监控和管理功能，而单片机则具有快速及灵活的控制特点，本设计将通过电平转换电路实现单片机与PC机中的RS-232标准总线之间的串行通信。

这也是许多测控系统中常用的一种通信解决方案。

关键词：单片机，PC机,串行通信，电平转换，总线目录课程设计（论文）用纸第一章：绪论1.1课题研究的目标和意义单片机与PC机串行通信端口在系统控制的范畴中一直占据着及其重要的地位，它不仅没有因为时代的进步而遭淘汰，反而在规格上越来越完善，应用也越来越广泛。

作为一种基本而又灵活方便的通信方式，串口通信被广泛应用于PC与PC 或者PC与单片机之间的数据交换以及其他工业控制与自动控制中。

如今，在很多场合中，要求单片机不仅能独立完成单机的控制任务，还要能与其他数据控制设备（单片机、PC机等）进行数据交换。

因此如何实现PC机与单片机之间的通信具有非常重要的现实意义。

1.2所属领域的现状及发展状况单片机,亦称单片微电脑或单片微型计算机。

它是把中心处理器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入/输出端口(I/0)等主要计算机功用部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。

现在可以说单片机是百花齐放的期间,天下上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机,从8位、16位到32位,不成胜数,应有尽有,它们各具特色,互成互补,为单片机的应用供应广漠的六合。

通用型单片机通过三总线结构扩展外围器件成为单片机应用的主流结构。