第7章MCS-51单片机的串行口 ■7,1数据通信基础知迟 72MCS=51单片机的串行口结构与工作原理 7.3串行口的控制寄存器 7,4串行口的工作方式 7.5单片机与PC机的通信 電子工業出版社 Publishing House of Electronics Inoustry
第7章 MCS-51单片机的串行口 ▪ 7.1 数据通信基础知识 ▪ 7.2 MCS-51单片机的串行口结构与工作原理 ▪ 7.3 串行口的控制寄存器 ▪ 7.4 串行口的工作方式 ▪ 7.5 单片机与PC机的通信
7.1数据通信基础知识一 7.1.1.数据通信的概念 不同的独立系统利用线路(传输介质)互相交换信息(数 据)称之为通信。而构成整个通信的线路(传输介质)称 之为网络。如果交换信息的系统是计算机系统的话,则称 之为计算机网络( Computer Network)通信。计算机通信 也称为数据通信,典型的数据通信系统可用下面的等式来 描述: 数据通信=数据处理+数据传输 ■为了解决数据是如何传输的,数据是如何编码的,数据通信 是以什么样的规则去管理和控制的等问题,可以把数据通 信划分为三个基本部分:传输、通信接口和通信处理。 電子工業出版社 Publishing House of Electronics Inoustry
7.1 数据通信基础知识 7.1.1.数据通信的概念 ▪ 不同的独立系统利用线路（传输介质）互相交换信息（数 据）称之为通信。而构成整个通信的线路（传输介质）称 之为网络。如果交换信息的系统是计算机系统的话，则称 之为计算机网络（Computer Network）通信。计算机通信 也称为数据通信，典型的数据通信系统可用下面的等式来 描述: 数据通信 = 数据处理 + 数据传输 ▪ 为了解决数据是如何传输的,数据是如何编码的,数据通信 是以什么样的规则去管理和控制的等问题,可以把数据通 信划分为三个基本部分:传输、通信接口和通信处理
7.1.2通信协议 1.通信协议的概念 、数据通信是机器之间的通信,所以和其 它通信方式一样,应该在通信系统中规定一 个统一的通信标准,即通信的内容是什么, 如何通信,何时通信,都必须在通信的实体 之间达成大家都能接受的协定,这些协定就 被称为通信协议。也可以将协议定义为监督 和管理两个实体之间的数据交换的一整套规 则。简单地说,通信协议是对数据传送方式 的规定,包括数据格式和数据位的定义等。 電子工業出版社 Publishing House of Electronics Inoustry
7.1.2通信协议 1.通信协议的概念 数据通信是机器之间的通信，所以和其 它通信方式一样，应该在通信系统中规定一 个统一的通信标准，即通信的内容是什么， 如何通信，何时通信，都必须在通信的实体 之间达成大家都能接受的协定，这些协定就 被称为通信协议。也可以将协议定义为监督 和管理两个实体之间的数据交换的一整套规 则。简单地说，通信协议是对数据传送方式 的规定，包括数据格式和数据位的定义等
通信协议由以下三个部分组成 (1)语法:规定通信双方彼此“如何讲”,即 确定协议元素的格式,包括数据格式和信 号电平。 (2)语义:规定通信双方彼此“讲什么”,即 确定协议元素的类型和内容,包括用于相 互协调及差错处理的信息。 (3)定时关系:规定事件执行的顺序,即确定 通信进程中通信的状态变化,包括速度匹 配和时序。如规定正确的应答关系等。 電子工業出版社 Publishing House of Electronics Inoustry
通信协议由以下三个部分组成: ⑴ 语法:规定通信双方彼此“如何讲”，即 确定协议元素的格式，包括数据格式和信 号电平。 ⑵ 语义：规定通信双方彼此“讲什么”，即 确定协议元素的类型和内容，包括用于相 互协调及差错处理的信息。 ⑶ 定时关系：规定事件执行的顺序，即确定 通信进程中通信的状态变化，包括速度匹 配和时序。如规定正确的应答关系等
2.串行通信协议 串行通信协议有同步协议和异步协议两种。异 步串行通信协议规定字符数据的传输格式,主要有 下述内容: (1)起始位。通信线上没有数据传送时处于逻辑“1” 的状态(又称mark)。当发送设备要发送一个字符 数据时,首先发出一个逻辑“0”信号,这个逻辑低 电平就是起始位(又称 space状态)。起始位所起的 作用就是使设备同步,通信双方必须在传送数据位 前协调同步。 (2)数据位。当接收设备收到起始位后,紧接着就 会收到数据位。80c51串行口采用8位或9位数据传送。 電子工業出版社 Publishing House of Electronics Inoustry
2.串行通信协议 串行通信协议有同步协议和异步协议两种。异 步串行通信协议规定字符数据的传输格式，主要有 下述内容： ⑴ 起始位。通信线上没有数据传送时处于逻辑“1” 的状态（又称mark）。当发送设备要发送一个字符 数据时，首先发出一个逻辑“0”信号，这个逻辑低 电平就是起始位（又称space状态）。起始位所起的 作用就是使设备同步，通信双方必须在传送数据位 前协调同步。 ⑵ 数据位。当接收设备收到起始位后，紧接着就 会收到数据位。80C51串行口采用8位或9位数据传送
(3)奇偶校验位。数据位发送完之后,便可以发送奇三 偶校验位。奇偶校验用于有限差错检测,通信双 方应约定一致的奇偶校验方式。 (4)停止位。在奇偶或数据位(当无奇偶校验时)之 后发送的是停止位。停止位是一个字符数据的结 束标志,可以是1位、1.5位或2位的低电平。 (5)帧( frame)。从起始位开始到停止位结束的全 部信息位的内容称为一帧,帧在异步串行通信中 是一个字符的完整通信格式,所以我们可将异步 通信的字符格式称之为帧格式,即每个字符均是 独立传送的一帧。 電子工業出版社 Publishing House of Electronics Inoustry
⑶ 奇偶校验位。数据位发送完之后，便可以发送奇 偶校验位。奇偶校验用于有限差错检测，通信双 方应约定一致的奇偶校验方式。 ⑷ 停止位。在奇偶或数据位（当无奇偶校验时）之 后发送的是停止位。停止位是一个字符数据的结 束标志，可以是1位、1.5位或2位的低电平。 ⑸ 帧（frame）。从起始位开始到停止位结束的全 部信息位的内容称为一帧，帧在异步串行通信中 是一个字符的完整通信格式，所以我们可将异步 通信的字符格式称之为帧格式，即每个字符均是 独立传送的一帧
在异步串行通信中,一个字符代码在通 信线路上的传输格式如图7.1所示。 第个享符幀 Mrk起始位 效据位 校验位停止仪 p 0|D|DD2|D3|n4|D5|D6|0/1 (A)异步通信格式 Marks Space 01010100101 (B)字符‘E(ASC码为45H)的传送波形 图71异步串行通信的传送格式 電子工業出版社
在异步串行通信中，一个字符代码在通 信线路上的传输格式如图7.1所示。 (A）异步通信格式 （B）字符‘E’（ASCII码为45H）的传送波形 图7.1 异步串行通信的传送格式
6)波特率设置。通信线路上传送的所有位信号都保 持一致的信号持续时间,每一位的宽度都由数据传 送速率确定,而传送速率是以每秒传送多少个二进 制位来度量的,这个速率称作波特率( Baud rate), 其单位为bps( bits per second,位/秒)。 例如,如果数据以每秒300个二进制位在通信线 路上传输,那么这个传输速率就是300波特。在串行 通信中,二进制信息位的发送与接收分别由发送端 和接收端的时钟脉冲进行定时控制,时钟频率越高, 则波特率也高,串行通信的传输率快,反之则慢。 在串行通信中经常使用的标准波特率在RS-232C标准 中已有规定,如1200、2400、4800、9600bps等,使 用时可根据实际需要加以选择 電子工業出版社
⑹ 波特率设置。通信线路上传送的所有位信号都保 持一致的信号持续时间，每一位的宽度都由数据传 送速率确定，而传送速率是以每秒传送多少个二进 制位来度量的，这个速率称作波特率（Baud Rate）， 其单位为bps（bits per second，位/秒）。 例如，如果数据以每秒300个二进制位在通信线 路上传输，那么这个传输速率就是300波特。在串行 通信中，二进制信息位的发送与接收分别由发送端 和接收端的时钟脉冲进行定时控制，时钟频率越高， 则波特率也高，串行通信的传输率快，反之则慢。 在串行通信中经常使用的标准波特率在RS-232C标准 中已有规定，如1200、2400、4800、9600bps等，使 用时可根据实际需要加以选择
7.1.3数据传输模式 .并行与串行传输 (1)并行通信( Paralled communication):并行 通信是将待传送字符的二进制代码中的各数据位在 并行信道上同时传送的方式。 并行传输时,一次传输一个字符,这种方式速 度快,效率高,但所需的数据线数目较多(等于所 传送数据的字长),而且在传送过程中容易因线路 的因素(如信号衰减问题、信号间相互串音干扰问 题)导致信息传送发生错误。因此并行通信的控制 比较复杂,传送成本较高,仅适用于传送距离较短 的场合,如系统内的信息传送等。 電子工業出版社 Publishing House of Electronics Inoustry
7.1.3数据传输模式 1.并行与串行传输 ⑴ 并行通信（Paralled Communication）：并行 通信是将待传送字符的二进制代码中的各数据位在 并行信道上同时传送的方式。 并行传输时，一次传输一个字符，这种方式速 度快，效率高，但所需的数据线数目较多（等于所 传送数据的字长），而且在传送过程中容易因线路 的因素（如信号衰减问题、信号间相互串音干扰问 题）导致信息传送发生错误。因此并行通信的控制 比较复杂，传送成本较高，仅适用于传送距离较短 的场合，如系统内的信息传送等
(2)串行通信( Serial communication):串 行通信是将待传送字符中的各数据位在一 条信道上以位为单位,按时间及位的顺序 依次进行传送的方式。显然,串行传送速 度低于并行传送,但只需一条传输信道, 传送控制较为简单,传输成本较低,适用 于传送距离较长的场合,加上驱动后其传 输距离可以从几米到几千公里。串行通信 又可分为同步和异步两种方式 電子工業出版社 Publishing House of Electronics Inoustry
⑵ 串行通信（Serial Communication）：串 行通信是将待传送字符中的各数据位在一 条信道上以位为单位，按时间及位的顺序 依次进行传送的方式。显然，串行传送速 度低于并行传送，但只需一条传输信道， 传送控制较为简单，传输成本较低，适用 于传送距离较长的场合，加上驱动后其传 输距离可以从几米到几千公里。串行通信 又可分为同步和异步两种方式