串口通信原理詳解

第七講 7.1 計(jì)算機(jī)串行通信基礎(chǔ) 隨著多微機(jī)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，計(jì)算機(jī)的通信功能愈來愈顯得重要。計(jì)算機(jī)通信是指計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備或計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)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(jī)系統(tǒng)以及現(xiàn)代測控系統(tǒng)中信息的交換多采用串行通信方式。 計(jì)算機(jī)通信是將計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的相結(jié)合，完成計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備或計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)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(shù)據(jù)字節(jié)的各位用多條數(shù)據(jù)線同時(shí)進(jìn)行傳送 。 串行通信是將數(shù)據(jù)字節(jié)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(fā)送與接收設(shè)備使用各自的時(shí)鐘控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收過程。為使雙方的收發(fā)協(xié)調(diào)，要求發(fā)送和接收設(shè)備的時(shí)鐘盡可能一致。 異步通信是以字符(構(gòu)成的幀)為單位進(jìn)行傳輸，字符與字符之間的間隙(時(shí)間間隔)是任意的，但每個字符中的各位是以固定的時(shí)間傳送的，即字符之間不一定有“位間隔”的整數(shù)倍的關(guān)系，但同一字符內(nèi)的各位之間的距離均為“位間隔”的整數(shù)倍。 異步通信的數(shù)據(jù)格式 ： 2、同步通信 同步通信時(shí)要建立發(fā)送方時(shí)鐘對接收方時(shí)鐘的直接控制，使雙方達(dá)到完全同步。此時(shí)，傳輸數(shù)據(jù)的位之間的距離均為“位間隔”的整數(shù)倍，同時(shí)傳送的字符間不留間隙，即保持位同步關(guān)系，也保持字符同步關(guān)系。發(fā)送方對接收方的同步可以通過兩種方法實(shí)現(xiàn)。 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(shù)據(jù)傳輸僅能沿一個方向，不能實(shí)現(xiàn)反向傳輸。 2、半雙工 半雙工是指數(shù)據(jù)傳輸可以沿兩個方向，但需要分時(shí)進(jìn)行。 3、全雙工 全雙工是指數(shù)據(jù)可以同時(shí)進(jìn)行雙向傳輸。 三、信號的調(diào)制與解調(diào) 利用調(diào)制器(Modulator)把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，然后送到通信線路上去，再由解調(diào)器(Demodulator)把從通信線路上收到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。由于通信是雙向的，調(diào)制器和解調(diào)器合并在一個裝置中，這就是調(diào)制解調(diào)器MODEM。 四、串行通信的錯誤校驗(yàn) 1、奇偶校驗(yàn) 在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)位尾隨的1位為奇偶校驗(yàn)位(1或0)。奇校驗(yàn)時(shí)，數(shù)據(jù)中“1”的個數(shù)與校驗(yàn)位“1”的個數(shù)之和應(yīng)為奇數(shù)；偶校驗(yàn)時(shí)，數(shù)據(jù)中“1”的個數(shù)與校驗(yàn)位“1”的個數(shù)之和應(yīng)為偶數(shù)。接收字符時(shí)，對“1”的個數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)，若發(fā)現(xiàn)不一致，則說明傳輸數(shù)據(jù)過程中出現(xiàn)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(jìn)制代碼的位數(shù)，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(shù)據(jù)位)，這時(shí)的比特率為： 10位×240個/秒 = 2400 bps 2、傳輸距離與傳輸速率的關(guān)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(guān)。當(dāng)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(shí)，傳輸距離隨傳輸速率的增加而減小。當(dāng)比特率超過1000 bps 時(shí)，最大傳輸距離迅速下降，如9600 bps 時(shí)最大距離下降到只有76m(約250英尺)。 6.1.2 串行通信接口標(biāo)準(zhǔn) 一、RS-232C接口 RS-232C是EIA(美國電子工業(yè)協(xié)會)1969年修訂RS-232C標(biāo)準(zhǔn)。RS-232C定義了數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)與數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DCE)之間的物理接口標(biāo)準(zhǔn)。 1、機(jī)械特性 RS-232C接口規(guī)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(guī)定了信號之間的時(shí)序關(guān)系，以便正確地接收和發(fā)送數(shù)據(jù) 。 二、RS-422A接口 三、RS-485接口 RS-485是一點(diǎn)對多點(diǎn)的通信接口，一般采用雙絞線的結(jié)構(gòu)。普通的PC機(jī)一般不帶RS485接口，因此要使用RS-232C/RS-485轉(zhuǎn)換器。對于單片機(jī)可以通過芯片MAX485來完成TTL/RS-485的電平轉(zhuǎn)換。在計(jì)算機(jī)和單片機(jī)組成的RS-485通信系統(tǒng)中，下位機(jī)由單片機(jī)系統(tǒng)組成，上位機(jī)為普通的PC機(jī)，負(fù)責(zé)監(jiān)視下位機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，并對其狀態(tài)信息進(jìn)行集中處理，以圖文方式顯示下位機(jī)的工作狀態(tài)以及工業(yè)現(xiàn)場被控設(shè)備的工作狀況。系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)(包括上位機(jī))的識別是通過設(shè)置不同的站地址來實(shí)現(xiàn)的。 7.2 80C51的串行口 有兩個物理上獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器SBUF，它們占用同一地址99H ；接收器是雙緩沖結(jié)構(gòu) ；發(fā)送緩沖器，因?yàn)榘l(fā)送時(shí)CPU是主動的，不會產(chǎn)生重疊錯誤。 SCON 是一個特殊功能寄存器，用以設(shè)定串行口的工作方式、接收/發(fā)送控制以及設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志： ●S

總結(jié)

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