下载

1下载券

加入VIP
  • 专属下载特权
  • 现金文档折扣购买
  • VIP免费专区
  • 千万文档免费下载

上传资料

关闭

关闭

关闭

封号提示

内容

首页 单片机串口通信

单片机串口通信.ppt

单片机串口通信

yjc123
2011-06-22 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《单片机串口通信ppt》,可适用于IT/计算机领域

第七讲第七讲C的串行口计算机串行通信基础单片机串行口编程应用举例计算机串行通信基础计算机串行通信基础随着多微机系统的广泛应用和计算机网络技术的普及计算机的通信功能愈来愈显得重要。计算机通信是指计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信息交换。通信有并行通信和串行通信两种方式。在多微机系统以及现代测控系统中信息的交换多采用串行通信方式。计算机通信是将计算机技术和通信技术的相结合完成计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信息交换。可以分为两大类:并行通信与串行通信。并行通信通常是将数据字节的各位用多条数据线同时进行传送。并行通信控制简单、传输速度快由于传输线较多长距离传送时成本高且接收方的各位同时接收存在困难。串行通信是将数据字节分成一位一位的形式在一条传输线上逐个地传送。串行通信的特点:传输线少长距离传送时成本低且可以利用电话网等现成的设备但数据的传送控制比并行通信复杂。串行通信的基本概念一、异步通信与同步通信、异步通信异步通信是指通信的发送与接收设备使用各自的时钟控制数据的发送和接收过程。为使双方的收发协调要求发送和接收设备的时钟尽可能一致。异步通信是以字符(构成的帧)为单位进行传输字符与字符之间的间隙(时间间隔)是任意的但每个字符中的各位是以固定的时间传送的即字符之间不一定有“位间隔”的整数倍的关系但同一字符内的各位之间的距离均为“位间隔”的整数倍。异步通信的数据格式:异步通信的特点:不要求收发双方时钟的严格一致实现容易设备开销较小但每个字符要附加~位用于起止位各帧之间还有间隔因此传输效率不高。、同步通信同步通信时要建立发送方时钟对接收方时钟的直接控制使双方达到完全同步。此时传输数据的位之间的距离均为“位间隔”的整数倍同时传送的字符间不留间隙即保持位同步关系也保持字符同步关系。发送方对接收方的同步可以通过两种方法实现。外同步自同步面向字符的同步格式:此时传送的数据和控制信息都必须由规定的字符集(如ASCII码)中的字符所组成。图中帧头为个或个同步字符SYN(ASCII码为H)。SOH为序始字符(ASCII码为H)表示标题的开始标题中包含源地址、目标地址和路由指示等信息。STX为文始字符(ASCII码为H)表示传送的数据块开始。数据块是传送的正文内容由多个字符组成。数据块后面是组终字符ETB(ASCII码为H)或文终字符ETX(ASCII码为H)。然后是校验码。典型的面向字符的同步规程如IBM的二进制同步规程BSC。面向位的同步格式:此时将数据块看作数据流并用序列作为开始和结束标志。为了避免在数据流中出现序列时引起的混乱发送方总是在其发送的数据流中每出现个连续的就插入一个附加的接收方则每检测到个连续的并且其后有一个时就删除该。典型的面向位的同步协议如ISO的高级数据链路控制规程HDLC和IBM的同步数据链路控制规程SDLC。同步通信的特点是以特定的位组合“”作为帧的开始和结束标志所传输的一帧数据可以是任意位。所以传输的效率较高但实现的硬件设备比异步通信复杂。二、串行通信的传输方向、单工单工是指数据传输仅能沿一个方向不能实现反向传输。、半双工半双工是指数据传输可以沿两个方向但需要分时进行。、全双工全双工是指数据可以同时进行双向传输。单工半双工全双工三、信号的调制与解调利用调制器(Modulator)把数字信号转换成模拟信号然后送到通信线路上去再由解调器(Demodulator)把从通信线路上收到的模拟信号转换成数字信号。由于通信是双向的调制器和解调器合并在一个装置中这就是调制解调器MODEM。四、串行通信的错误校验、奇偶校验在发送数据时数据位尾随的位为奇偶校验位(或)。奇校验时数据中“”的个数与校验位“”的个数之和应为奇数偶校验时数据中“”的个数与校验位“”的个数之和应为偶数。接收字符时对“”的个数进行校验若发现不一致则说明传输数据过程中出现了差错。、循环冗余校验这种校验是通过某种数学运算实现有效信息与校验位之间的循环校验常用于对磁盘信息的传输、存储区的完整性校验等。这种校验方法纠错能力强广泛应用于同步通信中。、代码和校验代码和校验是发送方将所发数据块求和(或各字节异或)产生一个字节的校验字符(校验和)附加到数据块末尾。接收方接收数据同时对数据块(除校验字节外)求和(或各字节异或)将所得的结果与发送方的“校验和”进行比较相符则无差错否则即认为传送过程中出现了差错。五、传输速率与传输距离、传输速率比特率是每秒钟传输二进制代码的位数单位是:位/秒(bps)。如每秒钟传送个字符而每个字符格式包含位(个起始位、个停止位、个数据位)这时的比特率为:位×个秒=bps、传输距离与传输速率的关系串行接口或终端直接传送串行信息位流的最大距离与传输速率及传输线的电气特性有关。当传输线使用每m(约英尺)有PF电容的非平衡屏蔽双绞线时传输距离随传输速率的增加而减小。当比特率超过bps时最大传输距离迅速下降如bps时最大距离下降到只有m(约英尺)。串行通信接口标准一、RSC接口RSC是EIA(美国电子工业协会)年修订RSC标准。RSC定义了数据终端设备(DTE)与数据通信设备(DCE)之间的物理接口标准。、机械特性RSC接口规定使用针连接器连接器的尺寸及每个插针的排列位置都有明确的定义。(阳头)、功能特性、过程特性过程特性规定了信号之间的时序关系以便正确地接收和发送数据。远程通信连接近程通信连接、RSC电平与TTL电平转换驱动电路、采用RSC接口存在的问题、传输距离短传输速率低RSC总线标准受电容允许值的约束使用时传输距离一般不要超过米(线路条件好时也不超过几十米)。最高传送速率为Kbps。、有电平偏移RSC总线标准要求收发双方共地。通信距离较大时收发双方的地电位差别较大在信号地上将有比较大的地电流并产生压降。、抗干扰能力差RSC在电平转换时采用单端输入输出在传输过程中当干扰和噪声混在正常的信号中。为了提高信噪比RSC总线标准不得不采用比较大的电压摆幅。二、RSA接口RSA输出驱动器为双端平衡驱动器。如果其中一条线为逻辑“”状态另一条线就为逻辑“”比采用单端不平衡驱动对电压的放大倍数大一倍。差分电路能从地线干扰中拾取有效信号差分接收器可以分辨mV以上电位差。若传输过程中混入了干扰和噪声由于差分放大器的作用可使干扰和噪声相互抵消。因此可以避免或大大减弱地线干扰和电磁干扰的影响。RSA传输速率(Kbps)时传输距离可达米。三、RS接口RS是RSA的变型:RSA用于全双工而RS则用于半双工。RS是一种多发送器标准在通信线路上最多可以使用对差分驱动器接收器。如果在一个网络中连接的设备超过个还可以使用中继器。RS的信号传输采用两线间的电压来表示逻辑和逻辑。由于发送方需要两根传输线接收方也需要两根传输线。传输线采用差动信道所以它的干扰抑制性极好又因为它的阻抗低无接地问题所以传输距离可达米传输速率可达Mbps。RS是一点对多点的通信接口一般采用双绞线的结构。普通的PC机一般不带RS接口因此要使用RSCRS转换器。对于单片机可以通过芯片MAX来完成TTLRS的电平转换。在计算机和单片机组成的RS通信系统中下位机由单片机系统组成上位机为普通的PC机负责监视下位机的运行状态并对其状态信息进行集中处理以图文方式显示下位机的工作状态以及工业现场被控设备的工作状况。系统中各节点(包括上位机)的识别是通过设置不同的站地址来实现的。C的串行口C的串行口有两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF它们占用同一地址H接收器是双缓冲结构发送缓冲器因为发送时CPU是主动的不会产生重叠错误。C串行口的结构SCON是一个特殊功能寄存器用以设定串行口的工作方式、接收发送控制以及设置状态标志:C串行口的控制寄存器SM和SM为工作方式选择位可选择四种工作方式:●SM多机通信控制位主要用于方式和方式。当接收机的SM=时可以利用收到的RB来控制是否激活RI(RB=时不激活RI收到的信息丢弃RB=时收到的数据进入SBUF并激活RI进而在中断服务中将数据从SBUF读走)。当SM=时不论收到的RB为和均可以使收到的数据进入SBUF并激活RI(即此时RB不具有控制RI激活的功能)。通过控制SM可以实现多机通信。在方式时SM必须是。在方式时若SM=则只有接收到有效停止位时RI才置。●REN允许串行接收位。由软件置REN=则启动串行口接收数据若软件置REN=则禁止接收。●TB在方式或方式中是发送数据的第九位可以用软件规定其作用。可以用作数据的奇偶校验位或在多机通信中作为地址帧数据帧的标志位。在方式和方式中该位未用。●RB在方式或方式中是接收到数据的第九位作为奇偶校验位或地址帧数据帧的标志位。在方式时若SM=则RB是接收到的停止位。●TI发送中断标志位。在方式时当串行发送第位数据结束时或在其它方式串行发送停止位的开始时由内部硬件使TI置向CPU发中断申请。在中断服务程序中必须用软件将其清取消此中断申请。●RI接收中断标志位。在方式时当串行接收第位数据结束时或在其它方式串行接收停止位的中间时由内部硬件使RI置向CPU发中断申请。也必须在中断服务程序中用软件将其清取消此中断申请。PCON中只有一位SMOD与串行口工作有关:SMOD(PCON)波特率倍增位。在串行口方式、方式、方式时波特率与SMOD有关当SMOD=时波特率提高一倍。复位时SMOD=。C串行口的工作方式一、方式方式时串行口为同步移位寄存器的输入输出方式。主要用于扩展并行输入或输出口。数据由RXD(P)引脚输入或输出同步移位脉冲由TXD(P)引脚输出。发送和接收均为位数据低位在先高位在后。波特率固定为fosc。、方式输出、方式输入方式接收和发送电路二、方式方式是位数据的异步通信口。TXD为数据发送引脚RXD为数据接收引脚传送一帧数据的格式如图所示。其中位起始位位数据位位停止位。、方式输出、方式输入用软件置REN为时接收器以所选择波特率的倍速率采样RXD引脚电平检测到RXD引脚输入电平发生负跳变时则说明起始位有效将其移入输入移位寄存器并开始接收这一帧信息的其余位。接收过程中数据从输入移位寄存器右边移入起始位移至输入移位寄存器最左边时控制电路进行最后一次移位。当RI=且SM=(或接收到的停止位为)时将接收到的位数据的前位数据装入接收SBUF第位(停止位)进入RB并置RI=向CPU请求中断。三、方式和方式方式或方式时为位数据的异步通信口。TXD为数据发送引脚RXD为数据接收引脚。方式和方式时起始位位数据位(含位附加的第位发送时为SCON中的TB接收时为RB)停止位位一帧数据为位。方式的波特率固定为晶振频率的或方式的波特率由定时器T的溢出率决定。、方式和方式输出发送开始时先把起始位输出到TXD引脚然后发送移位寄存器的输出位(D)到TXD引脚。每一个移位脉冲都使输出移位寄存器的各位右移一位并由TXD引脚输出。第一次移位时停止位“”移入输出移位寄存器的第位上以后每次移位左边都移入。当停止位移至输出位时左边其余位全为检测电路检测到这一条件时使控制电路进行最后一次移位并置TI=向CPU请求中断。、方式和方式输入接收时数据从右边移入输入移位寄存器在起始位移到最左边时控制电路进行最后一次移位。当RI=且SM=(或接收到的第位数据为)时接收到的数据装入接收缓冲器SBUF和RB(接收数据的第位)置RI=向CPU请求中断。如果条件不满足则数据丢失且不置位RI继续搜索RXD引脚的负跳变。四、波特率的计算在串行通信中收发双方对发送或接收数据的速率要有约定。通过软件可对单片机串行口编程为四种工作方式其中方式和方式的波特率是固定的而方式和方式的波特率是可变的由定时器T的溢出率来决定。串行口的四种工作方式对应三种波特率。由于输入的移位时钟的来源不同所以各种方式的波特率计算公式也不相同。方式的波特率=fosc方式的波特率=(SMOD)·fosc方式的波特率=(SMOD)·(T溢出率)方式的波特率=(SMOD)·(T溢出率)当T作为波特率发生器时最典型的用法是使T工作在自动再装入的位定时器方式(即方式且TCON的TR=以启动定时器)。这时溢出率取决于TH中的计数值。T溢出率=fosc{×-(TH)}在单片机的应用中常用的晶振频率为:MHz和MHz。所以选用的波特率也相对固定。常用的串行口波特率以及各参数的关系如表所示。串行口工作之前应对其进行初始化主要是设置产生波特率的定时器、串行口控制和中断控制。具体步骤如下:确定T的工作方式(编程TMOD寄存器)计算T的初值装载TH、TL启动T(编程TCON中的TR位)确定串行口控制(编程SCON寄存器)串行口在中断方式工作时要进行中断设置(编程IE、IP寄存器)。单片机串行口应用举例单片机串行口应用举例在计算机组成的测控系统中经常要利用串行通信方式进行数据传输。C单片机的串行口为计算机间的通信提供了极为便利的条件。利用单片机的串行口还可以方便地扩展键盘和显示器对于简单的应用非常便利。这里仅介绍单片机串行口在通信方面的应用。单片机与单片机的通信一、点对点的通信、硬件连接二、多机通信、硬件连接单片机构成的多机系统常采用总线型主从式结构。所谓主从式即在数个单片机中有一个是主机其余的是从机从机要服从主机的调度、支配。C单片机的串行口方式和方式适于这种主从式的通信结构。当然采用不同的通信标准时还需进行相应的电平转换有时还要对信号进行光电隔离。在实际的多机应用系统中常采用RS串行标准总线进行数据传输。、通信协议所有从机的SM位置处于接收地址帧状态。主机发送一地址帧其中位是地址第位为地址数据的区分标志该位置表示该帧为地址帧。所有从机收到地址帧后都将接收的地址与本机的地址比较。对于地址相符的从机使自己的SM位置(以接收主机随后发来的数据帧)并把本站地址发回主机作为应答对于地址不符的从机仍保持SM=对主机随后发来的数据帧不予理睬。从机发送数据结束后要发送一帧校验和并置第位(TB)为作为从机数据传送结束的标志。主机接收数据时先判断数据接收标志(RB)若RB=表示数据传送结束并比较此帧校验和若正确则回送正确信号H此信号命令该从机复位(即重新等待地址帧)若校验和出错则发送FFH命令该从机重发数据。若接收帧的RB=则存数据到缓冲区并准备接收下帧信息。主机收到从机应答地址后确认地址是否相符如果地址不符发复位信号(数据帧中TB=)如果地址相符则清TB开始发送数据。从机收到复位命令后回到监听地址状态(SM=)。否则开始接收数据和命令。、应用程序主机发送的地址联络信号为:HHH……(即从机设备地址)地址FFH为命令各从机复位即恢复SM=。主机命令编码为:H主机命令从机接收数据H主机命令从机发送数据。其它都按H对待。RRDY=:表示从机准备好接收。TRDY=:表示从机准备好发送。ERR=:表示从机接收的命令是非法的。程序分为主机程序和从机程序。约定一次传递数据为个字节以H地址的从机为例。由上位机发送给单片机时蜂鸣器以ms频率发声发时以ms频率发声发时以ms频率发声发时关闲蜂鸣器。以bps从计算机发送任一字节数据当单片机收到该数据后在此数据前加上一序号然后连同此数据一起发送至计算机当序号超过时归零。以进制发送一个之间的任一数当单片机收到后在数码管上动态显示出来波特率自定。用AD以HZ的频率采集模拟信号然后转换成数字量再将其以bps发送到计算机在计算机上显示。按下矩阵键盘第一行时以bps发送第二行时以bps发送第三行以bps发送第四行以pbs发送

用户评价(0)

关闭

新课改视野下建构高中语文教学实验成果报告(32KB)

抱歉,积分不足下载失败,请稍后再试!

提示

试读已结束,如需要继续阅读或者下载,敬请购买!

文档小程序码

使用微信“扫一扫”扫码寻找文档

1

打开微信

2

扫描小程序码

3

发布寻找信息

4

等待寻找结果

我知道了
评分:

/47

单片机串口通信

VIP

在线
客服

免费
邮箱

爱问共享资料服务号

扫描关注领取更多福利