基于usb单片机与pc的串行通信

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芃蚀虿膃腿虿螂羆蒈蚈袄膁莄螇羆羄芀螇蚆膀膆螆螈羂蒄螅羁膈蒀螄肃肁莆螃螃芆节莀袅聿膈荿羇芄蒇莈蚇肇莃蒇蝿芃艿蒆袁肆膅蒅肄袈薃蒄螃膄葿蒄袆羇莅蒃羈膂芁蒂蚈羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羅腿芈蕿螄羂芄薈袇芇膀薇罿肀蒈薆虿芅莄薅螁肈芀薄袃芄膆蚃羅肆蒅蚃蚅衿莁蚂袇肅莇蚁羀羇芃蚀虿膃腿虿螂羆蒈蚈袄膁莄螇羆羄芀螇蚆膀膆螆螈羂蒄螅羁膈蒀螄肃肁莆螃螃芆节莀袅聿膈荿羇芄蒇莈蚇肇莃蒇蝿芃艿蒆袁肆膅蒅肄袈薃蒄螃膄葿蒄袆羇莅蒃羈膂芁蒂蚈羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羅腿芈蕿螄羂芄薈袇芇膀薇罿肀蒈薆虿芅莄薅螁肈芀薄袃芄膆蚃羅肆蒅蚃蚅衿莁蚂袇肅莇蚁羀羇芃蚀虿膃腿虿螂羆蒈蚈袄膁莄螇羆羄芀螇蚆膀膆螆螈羂蒄螅羁膈蒀螄肃肁莆螃螃芆节莀袅聿膈荿羇芄蒇莈蚇肇莃蒇蝿芃艿蒆袁肆膅蒅肄袈薃蒄螃膄葿蒄袆羇莅蒃羈膂芁蒂蚈羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羅腿芈蕿螄羂芄薈袇芇膀薇罿肀蒈薆虿芅莄薅螁肈芀薄袃芄膆蚃羅肆蒅蚃蚅衿莁蚂袇肅莇蚁羀羇芃蚀虿膃腿虿螂羆蒈蚈袄膁莄螇羆羄芀螇蚆膀膆螆螈羂蒄螅羁膈蒀螄肃肁莆螃螃芆节莀袅聿膈荿羇芄蒇莈蚇肇莃蒇蝿芃艿蒆袁肆膅蒅肄袈薃蒄螃膄葿蒄袆羇莅蒃羈膂芁蒂蚈羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羅腿芈蕿螄羂芄薈袇芇膀薇罿肀蒈薆虿芅莄薅螁肈芀薄袃芄膆蚃羅肆蒅蚃蚅衿莁蚂袇肅莇蚁羀羇芃蚀虿膃腿虿螂羆蒈蚈袄膁莄螇羆羄芀螇蚆膀膆螆螈羂蒄螅羁膈蒀螄肃肁莆螃螃芆节莀袅聿膈荿羇芄蒇莈蚇肇莃蒇蝿芃艿蒆袁肆膅蒅肄袈薃蒄螃膄葿蒄袆羇莅蒃羈膂芁蒂蚈羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羅腿芈蕿螄羂芄薈袇芇膀薇罿肀蒈薆虿芅莄薅螁肈芀薄袃芄膆蚃羅肆蒅蚃蚅衿莁蚂袇肅莇蚁羀羇芃蚀虿膃腿虿螂羆蒈蚈袄膁莄螇羆羄芀螇蚆膀膆螆螈羂蒄螅羁膈蒀螄肃肁莆螃螃芆节莀袅聿膈荿羇芄蒇莈蚇肇莃蒇蝿芃艿蒆袁肆膅蒅肄袈薃蒄螃膄葿蒄袆羇莅蒃羈膂芁蒂蚈羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羅腿芈蕿螄羂芄薈袇芇膀薇罿肀蒈薆虿芅莄薅螁肈芀薄袃芄膆蚃羅肆蒅蚃蚅衿莁蚂袇肅莇蚁羀羇芃蚀虿膃腿虿螂羆蒈蚈袄膁莄螇羆羄芀螇蚆膀膆螆螈羂蒄螅羁膈蒀螄肃肁莆螃螃芆节莀袅聿膈荿羇芄蒇莈蚇肇莃蒇蝿芃艿蒆袁肆膅蒅肄袈薃蒄螃膄葿蒄袆羇莅蒃羈膂芁蒂蚈羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羅腿芈蕿螄羂芄薈袇芇膀薇罿肀蒈薆虿芅莄薅螁肈芀薄袃芄膆蚃羅肆蒅蚃蚅衿莁蚂袇肅莇蚁羀羇芃蚀虿膃腿虿螂羆蒈蚈袄膁莄螇羆羄芀螇蚆膀膆螆螈羂蒄螅羁膈蒀螄肃肁莆螃螃芆节莀袅聿膈荿羇芄蒇莈蚇肇莃蒇蝿芃艿蒆袁肆膅蒅肄袈薃蒄螃膄葿蒄袆羇莅蒃羈膂芁蒂蚈羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羅腿芈蕿螄羂芄薈袇芇膀薇罿肀蒈薆虿芅莄薅螁肈芀薄袃芄膆蚃羅肆蒅蚃蚅衿莁蚂袇肅莇蚁羀羇芃蚀虿膃腿虿螂羆蒈蚈袄膁莄螇羆羄芀螇蚆膀膆螆螈羂蒄螅羁膈蒀螄肃肁莆螃螃芆节莀袅聿膈荿羇芄蒇莈蚇肇莃蒇蝿芃艿蒆袁肆膅蒅肄袈薃蒄螃膄葿蒄袆羇莅蒃羈膂芁蒂蚈羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羅腿芈蕿螄羂芄薈袇芇膀薇罿肀蒈薆虿芅莄薅螁肈芀薄袃芄膆蚃羅肆蒅蚃蚅衿莁蚂袇肅莇蚁羀羇芃蚀虿膃腿虿螂羆蒈蚈袄膁莄螇羆羄芀螇蚆膀膆螆螈羂蒄螅羁膈蒀螄肃肁莆螃螃芆节莀袅聿膈荿羇芄蒇莈蚇肇莃蒇蝿芃艿蒆袁肆膅蒅肄袈薃蒄螃膄葿蒄袆羇莅蒃羈膂芁蒂蚈羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羅腿芈蕿螄羂芄薈袇芇膀薇罿肀蒈薆虿芅莄薅螁肈芀薄袃芄膆蚃羅肆蒅蚃蚅衿莁蚂袇肅莇蚁羀羇芃蚀虿膃腿虿螂羆蒈蚈袄膁莄螇羆羄芀螇蚆膀膆螆螈羂蒄螅羁膈蒀螄肃肁莆螃螃芆节莀袅聿膈荿羇芄蒇莈蚇肇莃蒇蝿芃艿蒆袁肆膅蒅肄袈薃蒄螃膄葿蒄袆羇莅蒃羈膂芁蒂蚈羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羅腿芈蕿螄羂芄薈袇芇膀薇罿肀蒈薆虿芅莄薅螁肈芀薄袃芄膆蚃羅肆蒅蚃蚅衿莁蚂袇肅莇蚁羀羇芃蚀虿膃腿虿螂羆蒈蚈袄膁莄螇羆羄芀螇蚆膀膆螆螈羂蒄螅羁膈蒀螄肃肁莆螃螃芆节莀袅聿膈荿羇芄蒇莈蚇肇莃蒇蝿芃艿蒆袁肆膅蒅肄袈薃蒄螃膄葿蒄袆羇莅蒃羈膂芁蒂蚈羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羅腿芈蕿螄羂芄薈袇芇膀薇罿肀蒈薆虿芅莄薅螁肈芀薄袃芄膆蚃羅肆蒅蚃蚅衿莁蚂袇肅莇蚁羀羇芃蚀虿膃腿虿螂羆蒈蚈袄膁莄螇羆羄芀螇蚆膀膆螆螈羂蒄螅羁膈蒀螄肃肁莆螃螃芆节莀袅聿膈荿羇芄蒇莈蚇肇莃蒇蝿芃艿蒆袁肆膅蒅肄袈薃蒄螃膄葿蒄袆羇莅蒃羈膂芁蒂蚈羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羅腿芈蕿螄羂芄薈袇芇膀薇罿肀蒈薆虿芅莄薅螁肈芀薄袃芄膆蚃羅肆蒅蚃蚅衿莁蚂袇肅莇蚁羀羇芃蚀虿膃腿虿螂羆蒈蚈袄膁莄螇羆羄芀螇蚆膀膆螆螈羂蒄螅羁膈蒀螄肃肁莆螃螃芆节莀袅聿膈荿羇芄蒇莈蚇肇莃蒇蝿芃艿蒆袁肆膅蒅肄袈薃蒄螃膄葿蒄袆羇莅蒃羈膂芁蒂蚈羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羅腿芈蕿螄羂芄薈袇芇膀薇罿肀蒈薆虿芅莄薅螁肈芀薄袃芄膆蚃羅肆蒅蚃蚅衿莁蚂袇肅莇蚁羀羇芃蚀虿膃腿虿螂羆蒈蚈袄膁莄螇羆羄芀螇蚆膀膆螆螈羂蒄螅羁膈蒀螄肃肁莆螃螃芆节莀袅聿膈荿羇芄蒇莈蚇肇莃蒇蝿芃艿蒆袁肆膅蒅肄袈薃蒄螃膄葿蒄袆羇莅蒃羈膂芁蒂蚈羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羅腿芈蕿螄羂芄薈袇芇膀薇罿肀蒈薆虿芅莄薅螁肈芀薄袃芄膆蚃羅肆蒅蚃蚅衿莁蚂袇肅莇蚁羀羇芃蚀虿膃腿虿螂羆蒈蚈袄膁莄螇羆羄芀螇蚆膀膆螆螈羂蒄螅羁膈蒀螄肃肁莆螃螃芆节莀袅聿膈荿羇芄蒇莈蚇肇莃蒇蝿芃艿蒆袁肆膅蒅肄袈薃蒄螃膄葿蒄袆羇莅蒃羈膂芁蒂蚈羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羅腿芈蕿螄羂芄薈袇芇膀薇罿肀蒈薆虿芅莄薅螁肈芀薄袃芄膆蚃羅肆蒅蚃蚅衿莁蚂袇肅莇蚁羀羇芃蚀虿膃腿虿螂羆蒈蚈袄膁莄螇羆羄芀螇蚆膀膆螆螈羂蒄螅羁膈蒀螄肃肁莆螃螃芆节莀袅聿膈荿羇芄蒇莈蚇肇莃蒇蝿芃艿蒆袁肆膅蒅肄袈薃蒄螃膄葿蒄袆羇莅蒃羈膂芁蒂蚈羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羅腿芈蕿螄羂芄薈袇芇膀薇罿肀蒈薆虿芅莄薅螁肈芀薄袃芄膆蚃羅肆蒅蚃蚅衿莁蚂袇肅莇蚁羀羇芃蚀虿膃腿虿螂羆蒈蚈袄膁莄螇羆羄芀螇蚆膀膆螆螈羂蒄螅羁膈蒀螄肃肁莆螃螃芆节莀袅聿膈荿羇芄蒇莈蚇肇莃蒇蝿芃艿蒆袁肆膅蒅肄袈薃蒄螃膄葿蒄袆羇莅蒃羈膂芁蒂蚈羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羅腿芈蕿螄羂芄薈袇芇膀薇罿肀蒈薆虿芅莄薅螁肈芀薄袃芄膆蚃羅肆蒅蚃蚅衿莁蚂袇肅莇蚁羀羇芃蚀虿膃腿虿螂羆蒈蚈袄膁莄螇羆羄芀螇蚆膀膆螆螈羂蒄螅羁膈蒀螄肃肁莆螃螃芆节莀袅聿膈荿羇芄蒇莈蚇肇莃蒇蝿芃艿蒆袁肆膅蒅肄袈薃蒄螃膄葿蒄袆羇莅蒃羈膂芁蒂蚈羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羅腿芈蕿螄羂芄薈袇芇膀薇罿肀蒈薆虿芅莄薅螁肈芀薄袃芄膆蚃羅肆蒅蚃蚅衿莁蚂袇肅莇蚁羀羇芃蚀虿膃腿虿螂羆蒈蚈袄膁莄螇羆羄芀螇蚆膀膆螆螈羂蒄螅羁膈蒀螄肃肁莆螃螃芆节莀袅聿膈荿羇芄蒇莈蚇肇莃蒇蝿芃艿蒆袁肆膅蒅肄袈薃蒄螃膄葿蒄袆羇莅蒃羈膂芁蒂蚈羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羅腿芈蕿螄羂芄薈袇芇膀薇罿肀蒈薆虿芅莄薅螁肈芀薄袃芄膆蚃羅肆蒅蚃蚅衿莁蚂袇肅莇蚁羀羇芃蚀虿膃腿虿螂羆蒈蚈袄膁莄螇羆羄芀螇蚆膀膆螆螈羂蒄螅羁膈蒀螄肃肁莆螃螃芆节莀袅聿膈荿羇芄蒇莈蚇肇莃蒇蝿芃艿蒆袁肆膅蒅肄袈薃蒄螃膄葿蒄袆羇莅蒃羈膂芁蒂蚈羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羅腿芈蕿螄羂芄薈袇芇膀薇罿肀蒈薆虿芅莄薅螁肈芀薄袃芄膆蚃羅肆蒅蚃蚅衿莁蚂袇肅莇蚁羀羇芃蚀虿膃腿虿螂羆蒈蚈袄膁莄螇羆羄芀螇蚆膀膆螆螈羂蒄螅羁膈蒀螄肃肁莆螃螃芆节莀袅聿膈荿羇芄蒇莈蚇肇莃蒇蝿芃艿蒆袁肆膅蒅肄袈薃蒄螃膄葿蒄袆羇莅蒃羈膂芁蒂蚈羅膇蒁螀膀蒆薀袂羃莂蕿羅腿芈蕿螄羂芄薈袇芇膀薇罿肀蒈薆虿芅莄薅螁肈芀薄袃芄膆蚃羅肆蒅蚃蚅衿莁蚂袇肅莇蚁羀羇芃蚀虿膃腿虿螂羆蒈蚈袄膁莄螇羆羄芀螇蚆膀膆螆螈羂蒄螅羁膈毕业设计题目PC与单片机通过USB接口实现串行通信毕业设计专业电子信息工程技术班级电子1001姓名摘要基于串口通讯的原理，分析和讨论了计算机与单片机如何通过USB接口使用相关的通讯协议实现串行通信的。本设计主要介绍如何使用一台计算机与一台单片机通过USB接口实现串行通信。在本设计中单片机采用AT89C51，USB转接芯片CH341；软件设计方面，PC机采用C语言编程，单片机方面用中断方式完成数据的接收和发送，程序开发采用汇编语言和KEILC语言。关键字PC机，单片机，USB，串行通信目录第1章前言111本课题研究的目的和背景112本课题研究的主要内容1第2章串行通信基础321串口通信的基本知识3211并行通信与串行通信3212串行通信工作模式5213异步传输和同步传输6第3章USB通信原理简介731USB简介7311USB设备8312USB的优点9313传输方式1032USB的总线协议11321总线拓扑结构11322USB的物理层11323USB总线协议12第4章PC与单片机通过USB的通信设计2041设计方案选择20411PC机同单片机通信存在的问题21412USB接口同RS232DB9串口的比较21413USB转接芯片的选择2142硬件设计22421硬件电路设计22422硬件驱动程序安装2343通信程序设计23431PC机与USB通信程序设计23432单片机通信程序设计2544USB通信模块调试27结论28致谢29参考文献30第1章前言11本课题研究的目的和背景通信是指不同的独立系统利用线路互相交换数据，它的主要目的是将数据从一端传送到另一端，实现数据的交换。在现代工业控制中，通常采用计算机作为上位机与下层的实时控制与监测设备进行通讯。现场数据必须通过一个数据收集器传给上位机，同样上位机向现场设备发命令也必须通过数据收集器。串行通信因其结构简单、执行速度快、抗干扰能力强等优点，已被广泛应用于数据采集和过程控制等领域。计算机与外界的信息交换称为通信。基本的通信方式有并行通信和串行通信两种。串行通信是指一条信息额各位数据被逐位按顺序传送的通信方式。串行通信的特点是数据位传送，按位顺序进行，最少只需要一根传输线即可完成，成本低但传送速度快，串行通信的距离可以从几米到几千米。随着计算机技术尤其是单片微型机技术的发展，人们已越来越多地采用单片机来对一些工业控制系统中如温度、流量和压力等参数进行监测和控制。PC机具有强大的监控和管理能力，而单片机则具有快速及灵和的控制特点，通过PC机的RS232串行接口与外部设备进行通信，是许多测控系统中常用的一种通信解决方案。而随着USB接口技术的成熟和使用的普及，由于USB接口有着RS232DB9串口无法比拟的优点，RS232DB9串口正在逐步地为USB接口所替代。而在现在的大多数笔记本电脑中，出于节省物理空间和用处不大等原因，RS232DB9串口已不再设置，这就约束了基于RS232DB9串口与PC机联络的单片机设备的使用范围。当前USB接口逐步取代RS232DB9串口已是大势所趋，单片机同计算机的USB通信在实际工作中的应用范围也将越来越广。本文所介绍的单片机和PC机的USB通信方法，电路简单，兼容性好，可移植性强，故可作为单片机同计算机的USB通信模块广泛应用于工业和电子产品的开发中。因此研究如何实现PC机与单片机通过USB之间的通信具有非常重要的现实意义。12本课题研究的主要内容（1）串行通信原理介绍；（2）USB技术原理分析；（3）单片机和PC机通过USB实现串行通信设计与实现。本设计主要包含以下两个方面（1）硬件设计单片机及外围电路设计；（2）软件设计单片机的通信控制程序，PC机的通信程序。第2章串行通信基础21串口通信的基本知识211并行通信与串行通信微机的信息交换有两种方式进行串行通信方式和并行通信方式。1串行通信串行通信的设备是最古老的沟通机制之一。从IBM个人电脑和兼容式电脑的时代开始，几乎所有的计算机都配有一个或多个串行端口和一个并行端口。顾名思义，一个串行端口发送和接收串行数据，一次一位数据。相反，一个并行端口一次发送和接收8位数据，使用8个单独的线路。提示要使串行通信工作，你只需要一根三根线的电缆1根发送，1根用来接收，1根接地。对于并行通信，你需要采用8条导线。尽管相对较慢的传输速度远低于并行端口，串行端口通信依然因为它简单的设备、高的成本效益以及差错可控性强而成为一个受欢迎的连接选项。图21显示了使用串行口连接到计算机的设备。图21一些常见的串行设备，调制解调器，鼠标和路由器虽然今天的消费产品中在串行连接的地方使用USB连接，但还有很多的设备使用串行端口作为与外部世界的唯一连接。一个串行设备一次发送和接收一位数据，有些设备因为在同一时间发送和接收数据，被称为全双工设备。其他可以在任何时间发送或接收被称为单双工。开始传输时，设备先发送一个起始位，其次是数据位。该数据位可以是五，六，七，或8位，基于商定而定。两个发送方和接收器必须设置为相同的数据通信比特或正确的比特率。数据位被发送完后，就会发送一个停止位。一个停止位可以是一位，一个半位，或两位。波特率是数据从一个设备到另一个的传输速度。波特率通常以每秒的位数（BPS）来计量。注意大多数串行设备传输七八位数据。为了检测数据已被正确发送，一个可选的校验位可以同数据位在一起。一个校验位可以是以下内容奇数，偶数，MARK，SPACE或无（空的奇偶位标志几乎总是被使用）。使用校验位提供了一个基本的机制，以检测已发送数据损坏，但不保证检查数据本身的错误。然而，校验位可用于改善完整性数据传送。大多数串行端口使用RS232C标准,它指定了一个连接器25针或9针见图22。大多数系列设备使用9针连接器。图2225针和9针串行接口2并行通信在计算机和终端之间的数据传输通常是靠电缆或信道上的电流或电压变化实现的。如果一组数据的各数据位在多条线上同时被传送，这种传输被称为并行通信，如图23所示。并行通信时数据的各个位同时传送，可以字或字节为单位并行进行。并行通信速度快，但用的通信线多、成本高，故不宜进行远距离通信。计算机或PLC各种内部总线就是以并行方式传送数据的。图23并行通信212串行通信工作模式如果在通信过程的任意时刻，信息只能由一方A传到另一方B，则称为单工。如果在任意时刻，信息既可由A传到B，又能由B传A，但只能由一个方向上的传输存在，称为半双工传输。如果在任意时刻，线路上存在A到B和B到A的双向信号传输，则称为全双工。电话线就是二线全双工信道。由于采用了回波抵消技术，双向的传输信号不致混淆不清。双工信道有时也将收、发信道分开，采用分离的线路或频带传输相反方向的信号，如回线传输。在串行通信中，数据通常是在两个站（如终端和微机）之间进行传送，按照数据流的方向可分成三种基本的传送方式全双工、半双工、和单工。但单工目前已很少采用，下面仅介绍前两种方式。1半双工方式若使用同一根传输线既作接收又作发送，虽然数据可以在两个方向上传送，但通信双方不能同时收发数据，这样的传送方式就是半双工制，如图24所示。采用半双工方式时，通信系统每一端的发送器和接收器，通过收/发开关转接到通信线上，进行方向的切换，因此，会产生时间延迟。收/发开关实际上是由软件控制的电子开关。图24半双工方式当计算机主机用串行接口连接显示终端时，在半双工方式中，输入过程和输出过程使用同一通路。有些计算机和显示终端之间采用半双工方式工作，这时，从键盘打入的字符在发送到主机的同时就被送到终端上显示出来，而不是用回送的办法，所以避免了接收过程和发送过程同时进行的情况。目前多数终端和串行接口都为半双工方式提供了换向能力，也为全双工方式提供了两条独立的引脚。在实际使用时，一般并不需要通信双方同时既发送又接收，像打印机这类的单向传送设备，半双工甚至单工就能胜任，也无需倒向。2全双工方式当数据的发送和接收分流，分别由两根不同的传输线传送时，通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作，这样的传送方式就是全双工制，如图25所示。在全双工方式下，通信系统的每一端都设置了发送器和接收器，因此，能控制数据同时在两个方向上传送。全双工方式无需进行方向的切换，因此，没有切换操作所产生的时间延迟，这对那些不能有时间延误的交互式应用（例如远程监测和控制系统）十分有利。这种方式要求通讯双方均有发送器和接收器，同时，需要2根数据线传送数据信号（可能还需要控制线和状态线，以及地线）。图25全双工213异步传输和同步传输串行传输中，数据是一位一位按照到达的顺序依次传输的，每位数据的发送和接收都需要时钟来控制。发送端通过发送时钟确定数据位的开始和结束，接收端需要在适当的时间间隔对数据流进行采样来正确的识别数据。接收端和发送端必须保持步调一致，否则数据传输就会出现差错。为了解决以上问题，串行传输可采用以下两种方法异步传输和同步传输。1异步传输通常，异步传输是以字符为传输单位，每个字符都要附加1位起始位和1位停止位，以标记一个字符的开始和结束，并以此实现数据传输同步。所谓异步传输是指字符与字符一个字符结束到下一个字符开始之间的时间间隔是可变的，并不需要严格地限制它们的时间关系。起始位对应于二进制值0，以低电平表示，占用1位宽度。停止位对应于二进制值1，以高电平表示，占用12位宽度。一个字符占用58位，具体取决于数据所采用的字符集。例如，电报码字符为5位、ASCII码字符为7位、汉字码则为8位。此外，还要附加1位奇偶校验位，可以选择奇校验或偶校验方式对该字符实施简单的差错控制。发送端与接收端除了采用相同的数据格式字符的位数、停止位的位数、有无校验位及校验方式等外，还应当采用相同的传输速率。典型的速率有9600B/S、192KB/S、56KB/S等。异步传输又称为起止式异步通信方式，其优点是简单、可靠，适用于面向字符的、低速的异步通信场合。例如，计算机与MODEM之间的通信就是采用这种方式。它的缺点是通信开销大，每传输一个字符都要额外附加23位，通信效率比较低。例如，在使用MODEM上网时，普遍感觉速度很慢，除了传输速率低之外，与通信开销大、通信效率低也密切相关。2同步传输通常，同步传输是以数据块为传输单位。每个数据块的头部和尾部都要附加一个特殊的字符或比特序列，标记一个数据块的开始和结束，一般还要附加一个校验序列如16位或32位CRC校验码，以便对数据块进行差错控制。所谓同步传输是指数据块与数据块之间的时间间隔是固定的，必须严格地规定它们的时间关系。和异步传输相比，数据传输单位的加长容易引起时钟漂移。为了保证接收端能够正确地区分数据流中的每个数据位，收发双主必须通过某种方法建立起同步的时钟。可以在发送器和接收器之间提供一条独立的时钟线路，由线路的一端（发送器或者接收器）定期地在每个比特时间中向线路发送一个短脉冲信号，另一端则将这些有规律的脉冲作为时钟。这种技术在短距离传输时表现良好，但在长距离传输中，定时脉冲可能会和信息信号一样受到破坏，从而出现定时误差。另一种方法是通过采用嵌有时钟信息的数据编码位向接收端提供同步信息。第3章USB通信原理简介31USB简介USBUNIVERSALSERIALBUS，通用串行总线是以INTEL为主，并有COMPAQ,MICROSOFT,IBM,DEC,NORTHERNTELECOM以及日本NEC等共七家公司共同制定的串行接口标准，1994年11月制定了第一个草案，1996年2月公布了USB规范版本10。USB可把多达127个外设同时联到你的系统上，所有的外设通过协议来共享USB的带宽，其12MBPS的带宽对于键盘，鼠标等低中速外设是完全足够的（注在1999年2月发布的USB规范版本20草案中，已建议将12MBPS的带宽提升到120240MBPS。）。USB允许外设在主机和其它外设工作时进行连接、配置、使用及移除，即所谓的即插即用（PLUGTXDRXDGNDGND）。在5V电源的情况下，V3口需要外接001UF的退耦电容。TEN为串口发送数据使能端，低电平有效。CH341T必须使用12MHZ晶振，否则无法正常工作。为保证单片机能够产生与计算机匹配的波特率，单片机采用110592MHZ的晶振。422硬件驱动程序安装在网站HTTP/WWWWINCHIPHEADCOM/DOWNLOAD/INDEXHTM可下载CH341T驱动程序CH341SEREXE，在确认驱动程序和硬件电路无误后，打开驱动程序。弹出安装对话框后选择INSTALL，设备将自动安装驱动程序。安装完成后计算机将提示安装成功。将硬件电路通过USB接口连接至计算机，计算机自动识别并弹出新硬件安装对话框，选择自动安装，驱动程序即可成功安装至计算机。在计算机设备管理器中，可显示刚刚安装成功的USB串口。如图43所示。图43安装完成后的设备管理器开始USB设置是否为TRUE检查设备是否配置调用I2CWRITEREAD发送数据接收数据结束处理USBSETUP包图44计算机与USB通信处理流程图43通信程序设计431PC机与USB通信程序设计图44为计算机与USB通信处理流程图。部分关键代码如下VOIDMAINVOIDINIT_PORT/初始化I/O口/INIT_TIMER0/设置定时器0/INIT_SPECIAL_INTERRUPTS/设置中断/D12_DATA0XFB02/定义数据地址/D12_COMMAND0XFB03/定义命令地址/D12_DATA0X7002/定义数据地址/D12_COMMAND0X7003/定义命令地址/D12_SETDMA0X0/不使用DMA功能/BEPPFLAGSVALUE0/初始化USB寄存器/上电复位,USB总线重新连接指令/RECONNECT_USBWHILETRUEIFBEPPFLAGSBITSCONFIGURATIONI2CWRITEREAD/如果设备已配置,调用I2CWRITEREAD/OUTPORTBPORT,A/发送数据USBSERVE/处理USB的SETUP包/FORJ0J9J/接收数据/WHILEINPORTBPORT5CHJINPORTBPORTFORJ0J9JPRINTF“NDN“，CHJGETCHBREAK432单片机通信程序设计为实现单片机同PC机的简单通信功能，需要通过汇编指令使单片机完成一定的工作来验证USB接口通信的畅通。若要使单片机串口能够同PC机正常通信，单片机和USB接口需要使用相同的通信协议，在设备管理器中，可设置串口破特率为9600。而在单片机中，通过软件设置串口波特率为9600，工作方式为方式一，每接收一个8位数据，将数据保存并回送至计算机，以此来实现对USB通信畅通与否的测试。程序流程图如图46所示。开始设定定时器和USB工作方式开中断等待中断中断产生接收数据关中断回送数据开发送中断等待数据接收完成返回初始状态图46单片机的程序流程图根据程序流程图，单片机的指令代码如下ORGDDOOHSTARTMOVTMOD,20H定时器T1为方式2MOVTL1，DFDH波特率为9600SETBTR1MOVSCON,50H串口工作方式1，REN1SETBESSETBEA开中断SJMP等待中断ORG0023H中断入口地址JNBBI,SBRRI为1时跳至发送，为0时说明发送已完成AJMPSTART返回初始状态，等待下一次数据接收，实现数据的循环接收SBRAJMPSBR1ORG0100HSBR1CLRRIMOVA,ABUF接收数据MOVB1，AMOVSBUF,A数据回送JNBT1，CLRT144USB通信模块调试USB通信模块的调试使用串口调试工具（COMTOOLS），该工具是一款功能强大的串口调试免费软件。其主要功能如下（1）支持COM1COM8串口的数据发送和接收，可重复发送和接收数据；（2）支持HEX格式数据和ASC格式数据的串口发送和接收；（3）可自定义数据格式，校验位，可自定义数据传输速率；（4）可自动记录发送和接收的数据并保存。使用串口调试工具可以方便的通过计算机向USB串口通信模块发送数据并记录所接收的数据。因此，本次USB通信模块的调试使用该串口调试工具完成PC机同单片机的通信。打开串口调试工具。首先选择串口设置，设置串口为设备管理器中对应的串口（COM1），设置波特率为9600，数据长度为8位，停止位为1位。在发送文本框中输入2字节16进制数据，点击发送向串口发送16进制8位数据。观察接收文本框，可以发现，计算机成功接收到单片机回送的8位数据。在清空发送文本框后，经过多次的重复操作观察确认，每一次都能正确接收数据。为了进一步测验系统的稳定性，在拔掉USB通信模块后重新插入，计算机能够自动识别串口，重新打开串口调试工具后仍然能够正确的发送和接收。因此，该USB通信模块的数据准确性和系统的稳定性都得到了验证。通过测试，该USB通信模块基本能达到如下设计要求（1）通过USB接口实现串口通信，能够在USB接口上完成以往需要使用RS232DB9进行通信的计算机设备的通信；（2）支持热插拔，驱动程序一次安装即可永久使用，不必在每次插拔后重启计算机；（3）硬件电路简单，外围器件少，制作方便，成本低廉；（4）可移植性强，支持绝大多数型号的单片机；可扩充性好，用户可根据需要扩充各种功能，可自定义厂商ID和产品序列号。结论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。随着单片机和微机技术的不断发展，由PC机和多台单片机构成的多机网络监控系统已成为单片机技术发展的一个方向。它结合了单片机在实时数据采集和微机对图形处理、显示的优点。同时,WINDOWS环境下后台微机在数据库管理上具有明显的优势，二者结合，使得单片机的应用已不仅仅局限于传统意义上的自动监测或控制，而形成了向以网络为核心的分布式多点系统发展的趋势。随着计算机技术尤其是单片微型机技术的发展，人们已越来越多地采用单片机来对一些工业控制系统中如温度、流量和压力等参数进行检测和控制。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，通过PC机的RS232串行接口与外部设备进行通信，是许多测控系统中常用的一种通信解决方案。但是USB接口逐步取代RS232DB9串口已是大势所趋，单片机同计算机的USB通信在实际工作中的应用范围也将越来越广。本文所介绍的单片机和PC机的USB通信方法，具有电路简单，兼容性好，可移植性强等特点，故可作为单片机同计算机的USB通信模块广泛应用于工业和电子产品的开发中。致谢在此论文撰写过程中，要特别感谢我的导师老师的指导与督促，同时感谢他的谅解与包容。在进行论文撰写的时候，我的指导老师老师给予了很大的帮助，介绍了很多很有参考价值的资料，他渊博的专业知识，严谨的治学作风，育人求实的工作态度都体现在这次设计的指导中；另外系上其他老师和同学都给了我大力支持和帮助，对这些老师和同学表示诚挚的谢意；求学历程是艰苦的，但又是快乐的。感谢我各位任课老师，谢谢您们在这三年中为我们全班所做的一切，您们不求回报，无私奉献的精神很让我感动，再次向您们表示由衷的感谢。在这三年的学期中结识的各位生活和学习上的挚友让我得到了人生最大的一笔财富。在此，也对他们表示衷心感谢。参考文献1萧世文USB20硬件设计M北京清华大学出版社,20032孙践知PC硬件技术基础教程M北京科技出版社,20033曹卫彬等C/C串口通信典型应用实例编程实践M北京电子工业出版社,20094殷志华，郑海，杨浩单片机与PC机串口通信的实现J中国数据通信,2004年01期5EANICHOLSJCNICHOLSKRMASONSERIALCOMMUNICATIONPROGRAMMINGDESIGNBASEDONCLANGUAGEJJOURNALOFTRANSDUCERTECHNOLOGY,20021516ALLENDENVERSERIALCOMMUNICATIONSINWIN32MINDEPENDENTPUBGROUPDECEMBER11,19957陈再清微机单片机通信浅谈N电气时代期刊论文,20018王绍伟,巫丹89C51单片机USB接口的设计与实现N科技创新导报,20099袁新艳计算机外设与接口技术M高等教育出版社,200910卢超单片机与PC机的通信设计N道客巴巴期刊论文,200711李朝青单片机原理与接口技术（简明修订版）M北京北京航空航天大学出版,200512董建国，戚云军，何云兰基与USB总线的PC机与单片机的通信N道客巴巴期刊论文,200313谢其中微型计算机常用外部设备（第4版）M武汉华中科技大学出版社,200514（美）李（LEE,WM）田国发，吴兰陡译C与VBNET网络通信开发实战M人民邮电出版社,200815AXELSON,JANUSBCOMPLETEMINDEPENDENTPUBGROUP,2005716谢瑞和串行技术大全M人民出版社2003肁莅蚄蚁羇莄莃袇袃羀蒆蚀蝿聿薈袅肇聿芇蚈羃肈蒀袃罿肇薂螆袅肆蚄蕿膄肅莄螄肀肄蒆薇羆肃蕿螃袂膃芈薆螈膂莁螁肇膁薃薄肃膀蚅衿羈腿莅蚂袄膈蒇袈螀膇薀蚀聿膇艿袆羅芆莁虿袁芅蒄袄螇芄蚆蚇膆芃莆薀肂节蒈螅羈芁薀薈袄芁芀螄螀莀莂薆肈荿蒅螂羄莈薇薅袀莇莇螀袆莆葿蚃膅莅薁袈肁莅蚄蚁羇莄莃袇袃羀蒆蚀蝿聿薈袅肇聿芇蚈羃肈蒀袃罿肇薂螆袅肆蚄蕿膄肅莄螄肀肄蒆薇羆肃蕿螃袂膃芈薆螈膂莁螁肇膁薃薄肃膀蚅衿羈腿莅蚂袄膈蒇袈螀膇薀蚀聿膇艿袆羅芆莁虿袁芅蒄袄螇芄蚆蚇膆芃莆薀肂节蒈螅羈芁薀薈袄芁芀螄螀莀莂薆肈荿蒅螂羄莈薇薅袀莇莇螀袆莆葿蚃膅莅薁袈肁莅蚄蚁羇莄莃袇袃羀蒆蚀蝿聿薈袅肇聿芇蚈羃肈蒀袃罿肇薂螆袅肆蚄蕿膄肅莄螄肀肄蒆薇羆肃蕿螃袂膃芈薆螈膂莁螁肇膁薃薄肃膀蚅衿羈腿莅蚂袄膈蒇袈螀膇薀蚀聿膇艿袆羅芆莁虿袁芅蒄袄螇芄蚆蚇膆芃莆薀肂节蒈螅羈芁薀薈袄芁芀螄螀莀莂薆肈荿蒅螂羄莈薇薅袀莇莇螀袆莆葿蚃膅莅薁袈肁莅蚄蚁羇莄莃袇袃羀蒆蚀蝿聿薈袅肇聿芇蚈羃肈蒀袃罿肇薂螆袅肆蚄蕿膄肅莄螄肀肄蒆薇羆肃蕿螃袂膃芈薆螈膂莁螁肇膁薃薄肃膀蚅衿羈腿莅蚂袄膈蒇袈螀膇薀蚀聿膇艿袆羅芆莁虿袁芅蒄袄螇芄蚆蚇膆芃莆薀肂节蒈螅羈芁薀薈袄芁芀螄螀莀莂薆肈荿蒅螂羄莈薇薅袀莇莇螀袆莆葿蚃膅莅薁袈肁莅蚄蚁羇莄莃袇袃羀蒆蚀蝿聿薈袅肇聿芇蚈羃肈蒀袃罿肇薂螆袅肆蚄蕿膄肅莄螄肀肄蒆薇羆肃蕿螃袂膃芈薆螈膂莁螁肇膁薃薄肃膀蚅衿羈腿莅蚂袄膈蒇袈螀膇薀蚀聿膇艿袆羅芆莁虿袁芅蒄袄螇芄蚆蚇膆芃莆薀肂节蒈螅羈芁薀薈袄芁芀螄螀莀莂薆肈荿蒅螂羄莈薇薅袀莇莇螀袆莆葿蚃膅莅薁袈肁莅蚄蚁羇莄莃袇袃羀蒆蚀蝿聿薈袅肇聿芇蚈羃肈蒀袃罿肇薂螆袅肆蚄蕿膄肅莄螄肀肄蒆薇羆肃蕿螃袂膃芈薆螈膂莁螁肇膁薃薄肃膀蚅衿羈腿莅蚂袄膈蒇袈螀膇薀蚀聿膇艿袆羅芆莁虿袁芅蒄袄螇芄蚆蚇膆芃莆薀肂节蒈螅羈芁薀薈袄芁芀螄螀莀莂薆肈荿蒅螂羄莈薇薅袀莇莇螀袆莆葿蚃膅莅薁袈肁莅蚄蚁羇莄莃袇袃羀蒆蚀蝿聿薈袅肇聿芇蚈羃肈蒀袃罿肇薂螆袅肆蚄蕿膄肅莄螄肀肄蒆薇羆肃蕿螃袂膃芈薆螈膂莁螁肇膁薃薄肃膀蚅衿羈腿莅蚂袄膈蒇袈螀膇薀蚀聿膇艿袆羅芆莁虿袁芅蒄袄螇芄蚆蚇膆芃莆薀肂节蒈螅羈芁薀薈袄芁芀螄螀莀莂薆肈荿蒅螂羄莈薇薅袀莇莇螀袆莆葿蚃膅莅薁袈肁莅蚄蚁羇莄莃袇袃羀蒆蚀蝿聿薈袅肇聿芇蚈羃肈蒀袃罿肇薂螆袅肆蚄蕿膄肅莄螄肀肄蒆薇羆肃蕿螃袂膃芈薆螈膂莁螁肇膁薃薄肃膀蚅衿羈腿莅蚂袄膈蒇袈螀膇薀蚀聿膇艿袆羅芆莁虿袁芅蒄袄螇芄蚆蚇膆芃莆薀肂节蒈螅羈芁薀薈袄芁芀螄螀莀莂薆肈荿蒅螂羄莈薇薅袀莇莇螀袆莆葿蚃膅莅薁袈肁莅蚄蚁羇莄莃袇袃羀蒆蚀蝿聿薈袅肇聿芇蚈羃肈蒀袃罿肇薂螆袅肆蚄蕿膄肅莄螄肀肄蒆薇羆肃蕿螃袂膃芈薆螈膂莁螁肇膁薃薄肃膀蚅衿羈腿莅蚂袄膈蒇袈螀膇薀蚀聿膇艿袆羅芆莁虿袁芅蒄袄螇芄蚆蚇膆芃莆薀肂节蒈螅羈芁薀薈袄芁芀螄螀莀莂薆肈荿蒅螂羄莈薇薅袀莇莇螀袆莆葿蚃膅莅薁袈肁莅蚄蚁羇莄莃袇袃羀蒆蚀蝿聿薈袅肇聿芇蚈羃肈蒀袃罿肇薂螆袅肆蚄蕿膄肅莄螄肀肄蒆薇羆肃蕿螃袂膃芈薆螈膂莁螁肇膁薃薄肃膀蚅衿羈腿莅蚂袄膈蒇袈螀膇薀蚀聿膇艿袆羅芆莁虿袁芅蒄袄螇芄蚆蚇膆芃莆薀肂节蒈螅羈芁薀薈袄芁芀螄螀莀莂薆肈荿蒅螂羄莈薇薅袀莇莇螀袆莆葿蚃膅莅薁袈肁莅蚄蚁羇莄莃袇袃羀蒆蚀蝿聿薈袅肇聿芇蚈羃肈蒀袃罿肇薂螆袅肆蚄蕿膄肅莄螄肀肄蒆薇羆肃蕿螃袂膃芈薆螈膂莁螁肇膁薃薄肃膀蚅衿羈腿莅蚂袄膈蒇袈螀膇薀蚀聿膇艿袆羅芆莁虿袁芅蒄袄螇芄蚆蚇膆芃莆薀肂节蒈螅羈芁薀薈袄芁芀螄螀莀莂薆肈荿蒅螂羄莈薇薅袀莇莇螀袆莆葿蚃膅莅薁袈肁莅蚄蚁羇莄