串口通信原理詳解

第七講 7.1 計算機串行通信基礎 隨著多微機系統的廣泛應用和計算機網絡技術的普及，計算機的通信功能愈來愈顯得重要。計算機通信是指計算機與外部設備或計算機與計算機之間的信息交換。 通信有并行通信和串行通信兩種方式。在多微機系統以及現代測控系統中信息的交換多采用串行通信方式。 計算機通信是將計算機技術和通信技術的相結合，完成計算機與外部設備或計算機與計算機之間的信息交換 。可以分為兩大類：并行通信與串行通信。 并行通信通常是將數據字節的各位用多條數據線同時進行傳送 。 串行通信是將數據字節分成一位一位的形式在一條傳輸線上逐個地傳送。 7.1.1 串行通信的基本概念 一、異步通信與同步通信 1、異步通信 異步通信是指通信的發送與接收設備使用各自的時鐘控制數據的發送和接收過程。為使雙方的收發協調，要求發送和接收設備的時鐘盡可能一致。 異步通信是以字符(構成的幀)為單位進行傳輸，字符與字符之間的間隙(時間間隔)是任意的，但每個字符中的各位是以固定的時間傳送的，即字符之間不一定有“位間隔”的整數倍的關系，但同一字符內的各位之間的距離均為“位間隔”的整數倍。 異步通信的數據格式 ： 2、同步通信 同步通信時要建立發送方時鐘對接收方時鐘的直接控制，使雙方達到完全同步。此時，傳輸數據的位之間的距離均為“位間隔”的整數倍，同時傳送的字符間不留間隙，即保持位同步關系，也保持字符同步關系。發送方對接收方的同步可以通過兩種方法實現。 面向字符的同步格式 ： 面向位的同步格式 ： 二、串行通信的傳輸方向 1、單工 單工是指數據傳輸僅能沿一個方向，不能實現反向傳輸。 2、半雙工 半雙工是指數據傳輸可以沿兩個方向，但需要分時進行。 3、全雙工 全雙工是指數據可以同時進行雙向傳輸。 三、信號的調制與解調 利用調制器(Modulator)把數字信號轉換成模擬信號，然后送到通信線路上去，再由解調器(Demodulator)把從通信線路上收到的模擬信號轉換成數字信號。由于通信是雙向的，調制器和解調器合并在一個裝置中，這就是調制解調器MODEM。 四、串行通信的錯誤校驗 1、奇偶校驗 在發送數據時，數據位尾隨的1位為奇偶校驗位(1或0)。奇校驗時，數據中“1”的個數與校驗位“1”的個數之和應為奇數；偶校驗時，數據中“1”的個數與校驗位“1”的個數之和應為偶數。接收字符時，對“1”的個數進行校驗，若發現不一致，則說明傳輸數據過程中出現了差錯。 五、傳輸速率與傳輸距離 1、傳輸速率 比特率是每秒鐘傳輸二進制代碼的位數，單位是：位／秒(bps)。如每秒鐘傳送240個字符，而每個字符格式包含10位(1個起始位、1個停止位、8個數據位)，這時的比特率為： 10位×240個/秒 = 2400 bps 2、傳輸距離與傳輸速率的關系 串行接口或終端直接傳送串行信息位流的最大距離與傳輸速率及傳輸線的電氣特性有關。當傳輸線使用每0.3m(約1英尺)有50PF電容的非平衡屏蔽雙絞線時，傳輸距離隨傳輸速率的增加而減小。當比特率超過1000 bps 時，最大傳輸距離迅速下降，如9600 bps 時最大距離下降到只有76m(約250英尺)。 6.1.2 串行通信接口標準 一、RS-232C接口 RS-232C是EIA(美國電子工業協會)1969年修訂RS-232C標準。RS-232C定義了數據終端設備(DTE)與數據通信設備(DCE)之間的物理接口標準。 1、機械特性 RS-232C接口規定使用25針連接器，連接器的尺寸及每個插針的排列位置都有明確的定義。(陽頭) 2、功能特性 4、過程特性 過程特性規定了信號之間的時序關系，以便正確地接收和發送數據 。 二、RS-422A接口 三、RS-485接口 RS-485是一點對多點的通信接口，一般采用雙絞線的結構。普通的PC機一般不帶RS485接口，因此要使用RS-232C/RS-485轉換器。對于單片機可以通過芯片MAX485來完成TTL/RS-485的電平轉換。在計算機和單片機組成的RS-485通信系統中，下位機由單片機系統組成，上位機為普通的PC機，負責監視下位機的運行狀態，并對其狀態信息進行集中處理，以圖文方式顯示下位機的工作狀態以及工業現場被控設備的工作狀況。系統中各節點(包括上位機)的識別是通過設置不同的站地址來實現的。 7.2 80C51的串行口 有兩個物理上獨立的接收、發送緩沖器SBUF，它們占用同一地址99H ；接收器是雙緩沖結構 ；發送緩沖器，因為發送時CPU是主動的，不會產生重疊錯誤。 SCON 是一個特殊功能寄存器，用以設定串行口的工作方式、接收/發送控制以及設置狀態標志： ●S

總結

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