第四章串口通信

1、整理ppt课程：课程：计算机控制系统计算机控制系统整理ppt课程：课程：计算机控制系统计算机控制系统 计算机串口通信计算机串口通信一、串行通信和并行通信一、串行通信和并行通信二、同步串行通信和异步串口通信二、同步串行通信和异步串口通信三、有关串口通信的几个问题三、有关串口通信的几个问题 第一节第一节 概述概述整理ppt课程：课程：计算机控制系统计算机控制系统计算机串口通信计算机串口通信二、同步串行通信和异步二、同步串行通信和异步串口通信串口通信三、有关串口通信的几个三、有关串口通信的几个 问题问题一、串行通信和并行通信一、串行通信和并行通信 第一节概述第一节概述整理ppt串行通信和并行通信 计

2、算机系统中，计算机之间或计算机与外部设计算机系统中，计算机之间或计算机与外部设备交换信息称之为通信。备交换信息称之为通信。 两种通信方式：两种通信方式：数据各位同时传送数据各位同时传送并行通信方式并行通信方式数据各位依次传送数据各位依次传送串行通信方式串行通信方式 整理ppt串行通信和并行通信 串行通信相对于并行通信的优点：串行通信相对于并行通信的优点：线路结构简单线路结构简单抗干扰能力强抗干扰能力强传送距离远传送距离远 缺点：传送速度慢缺点：传送速度慢因此，计算机内部因此，计算机内部一般并行通信，一般并行通信， 计算机与外设之间计算机与外设之间一般串行通信。一般串行通信。整理ppt课程：课程

3、：计算机控制系统计算机控制系统监控组态软件及其应用监控组态软件及其应用三、有关串口通信的几个三、有关串口通信的几个 问题问题一、串行通信和并行通信一、串行通信和并行通信二、同步串行通信和异步串口通信二、同步串行通信和异步串口通信 第一节概述第一节概述整理ppt同步串行通信和异步串行通信 串行通信分两大类：串行通信分两大类： 异步串行通信异步串行通信 同步串行通信同步串行通信 整理ppt同步串行通信和异步串行通信 1、异步串行通信、异步串行通信 采用异步通信信息帧传送数据。采用异步通信信息帧传送数据。过程：发送方在数据位传送前，先发送一位低过程：发送方在数据位传送前，先发送一位低电平的启始位，然

4、后再把数据位依次发送，每电平的启始位，然后再把数据位依次发送，每位位持续持续T时间，然后发送奇偶校验位时间，然后发送奇偶校验位 ，然后发，然后发送送12位高电平的终止位位高电平的终止位 。在没有数据传送的空闲期间，线路上是高电平，在没有数据传送的空闲期间，线路上是高电平，当接收方检测到当接收方检测到持续持续05T以上的低电平则知道以上的低电平则知道检测到启始位检测到启始位 ，开始采样数据。，开始采样数据。整理ppt同步串行通信和异步串行通信 2、同步串行通信、同步串行通信 采用同步通信信息帧传送数据。采用同步通信信息帧传送数据。过程：发送方传送时，首先对被传送的原始数过程：发送方传送时，首先对

5、被传送的原始数据进行编码，形成编码数据后再往外传送，每据进行编码，形成编码数据后再往外传送，每位编码元位编码元含有数据状态和时钟信息；在接含有数据状态和时钟信息；在接收方经过解码，便可以得到解码数据（称接收收方经过解码，便可以得到解码数据（称接收数据）和解码时钟（称接收时钟）。数据）和解码时钟（称接收时钟）。所以，所以，接收方无需设置独立的接收时钟源接收方无需设置独立的接收时钟源，而而由发送端发出的编码自带时钟，实现了收、发由发送端发出的编码自带时钟，实现了收、发双方的自同步功能。双方的自同步功能。整理ppt课程：课程：计算机控制系统计算机控制系统计算机串口通信计算机串口通信二、同步串行通信和

6、异步串口通信二、同步串行通信和异步串口通信三、有关串口通信的几个三、有关串口通信的几个 问题问题一、串行通信和并行通信一、串行通信和并行通信 第一节概述第一节概述整理ppt有关串口通信的几个问题1调制和解调调制和解调 计算机串行输入计算机串行输入/输出的信号是一种用输出的信号是一种用“0”“1”表示的数字信号（阶跃信号）表示的数字信号（阶跃信号）进行傅立叶进行傅立叶分解分解含有很多高频成分含有很多高频成分要求传送线具要求传送线具有宽频带。有宽频带。电话线传送话音信号，频带在电话线传送话音信号，频带在3003400Hz。所以，信号失真。所以，信号失真。整理ppt有关串口通信的几个问题1调制和解调

7、调制和解调 必须必须把串行通信波形信号（数字信号把串行通信波形信号（数字信号“0”“1”0”“1”）转换成不同频率（或不同振幅、）转换成不同频率（或不同振幅、不同相位）的正弦波信号（模拟信号）不同相位）的正弦波信号（模拟信号）调调制制 能够完成调制任务的装能够完成调制任务的装置置调制器调制器 整理ppt有关串口通信的几个问题1调制和解调调制和解调 把正弦波信号（模拟信号）转换成串行通信波把正弦波信号（模拟信号）转换成串行通信波形信号（数字信号形信号（数字信号“0”“1”0”“1”）解调解调能够完成调制任能够完成调制任务的装置务的装置解调器解调器 调制器和解调器合在一起形成调制解调器调制器和解调

8、器合在一起形成调制解调器(MODEM) 整理ppt有关串口通信的几个问题2单工和双工单工和双工 信息只能沿一个方向传输，而不能反向传输信息只能沿一个方向传输，而不能反向传输 单工。单工。信息可以在两个方向上进行传输，但同一时间内只信息可以在两个方向上进行传输，但同一时间内只能作单向传输能作单向传输半双工。半双工。信息可以沿两个方向传输信息可以沿两个方向传输全双工。全双工。 整理ppt有关串口通信的几个问题 3波特率波特率 单位时间内所传送的数据位数单位时间内所传送的数据位数波特率波特率 波特率波特率= =位数位数/ /单位时间单位时间 显然：每位传送时间显然：每位传送时间=1/=1/波特率波特

9、率例：假如数据传送的速率是例：假如数据传送的速率是 120120字符字符/S/S 每一个字符包含每一个字符包含1010位位 则波特率则波特率=120=120* *10=120010=1200位位/s/s 每位传送时间每位传送时间Td=1/1200s=0.833msTd=1/1200s=0.833ms整理ppt有关串口通信的几个问题4硬件握手和软件握手硬件握手和软件握手 通信设备之间的联络通信设备之间的联络(也称之为也称之为“握手握手”) (1)硬件握手硬件握手硬件握手是利用硬件握手是利用RTS、CTS、DTR、DSR这这4个个信号线进行的。信号线进行的。 整理ppt有关串口通信的几个问题RTS

10、请求发送信号请求发送信号CTS允许发送信号允许发送信号DTR数据终端准备好（接收设备）数据终端准备好（接收设备）DSR数据装置准备好（发送设备）数据装置准备好（发送设备）整理ppt有关串口通信的几个问题PC机机 modem 远方数据端远方数据端发送准备好发送准备好RTSCTS发送发送ready发送发送RTS-CTS这对握手信号沟通后，这对握手信号沟通后，可以进行串口数据发送。可以进行串口数据发送。整理ppt有关串口通信的几个问题PC机机 modem 远方数据端远方数据端接收准备好接收准备好DTRDSR接收远方数据接收远方数据DTR-DSR这对握手信号沟通后，这对握手信号沟通后，可以进行串口数据

11、接收。可以进行串口数据接收。接收接收ready整理ppt有关串口通信的几个问题 (2)软件握手软件握手 软件握手是接收方如果来不及进行数据处理，软件握手是接收方如果来不及进行数据处理，就发出就发出XON信号信号(即即ASCII码码13H)，要求暂停数，要求暂停数据传送；处理完毕后，再发出据传送；处理完毕后，再发出XOFF信号信号(即即ASCII码码11H)要求恢复数据传要求恢复数据传送。送。 整理ppt课程：课程：计算机控制系统计算机控制系统 计算机串口通信计算机串口通信一、串行通信和并行通信一、串行通信和并行通信二、同步串行通信和异步串口通信二、同步串行通信和异步串口通信三、有关串口通信的几

12、个问题三、有关串口通信的几个问题 第一节第一节 概述概述整理ppt课程：课程：计算机控制系统计算机控制系统计算机串口通信计算机串口通信二、二、8251的工作方式的工作方式三、三、8251的控制字的控制字一、一、8251的引脚的引脚 第二节第二节 常见的串行接口芯片常见的串行接口芯片 四、四、8251的编程应用的编程应用整理ppt1、8251的引脚整理ppt1、8251的引脚DOD7：输入输出， 双向数据总线， 传送给8251的控制字和从8250读取的 状态信息，也通过这些线进行传送。 RESET：输入，复位线。 RD、WD：输入、读写控制信号线。 CS：输入，片选信号线， 低电平时，CPU才能

13、对8251进行访问。CD：输入，地址线， “1”CPU向8251中写入控制字或从8251中读取状态信息 “0”CPU与8251之间进行数据传送。 整理ppt1、8251的引脚TXDRDY：输出，发送器准备好信号线， 通知CPU向8251传送新的一个字符数据。RXDRDY：输出，接受器准备好信号线， 通知CPU从8251中读取该字符数据。TXE： 输出，发送器空信号线， 用以表示现在发送器为空。SYNDET： 输入输出，同步检测信号。 整理ppt1、8251的引脚DTR：输出，数据终端准备好信号， 通知调制解调器之类的设备，8251已作好了接 受准备。DSR：输入，数据装置准备好信号， 调制解调

14、器之类的设备对DTR的回应信号，表示 自己作好了准备，将要把串行数据传送给8251。 RTS：输出，请求发送信号， 通知调制解调器之类的设备，8251以作好了发送 准备。 CTS：输入，允许发送信号， 调制解调器之类的设备对RTS的回应信号，表示 自己作好了准备，允许8251开始发送串行数据。 整理ppt1、8251的引脚 RXD：输入，串行数据输入端。 TXD输出，串行数据输出端。 CLK：输入，系统时钟输入端。 RXC：输入，接收时钟输入端。 TXC：输入，发送时钟输入端。整理ppt课程：课程：计算机控制系统计算机控制系统计算机串口通信计算机串口通信二、二、8251的工作方式的工作方式三、

15、三、8251的控制字的控制字一、一、8251的引脚的引脚 第二节第二节 常见的串行接口芯片常见的串行接口芯片 四、四、8251的编程应用的编程应用整理ppt2、8251的工作方式(1)同步发送方式。在同步方式下，若要发送一帧数据，首先要发送12个字节的同步字符（该同步字符是对8251进行初始化时，由CPU写入8251中的)，然后CPU再依次向8251中写入多个数据字符。如果传送过程中CPU来不及给8251传送新的字符数据，则会自动插入同步字符。整理ppt2、8251的工作方式(2)同步接收方式。若在同步接受方式下，首先反复不断地搜索同步字符，如果接收到同步字符后就使SYNDET置为高电平，开始

16、一帧数据的接受过程，以后每受到一个字符就使RXRDY置位(CPU读取数据后，RXRDY被清0)。 整理ppt2、8251的工作方式(3)异步发送方式。在异步方式下，如果允许发送，并且CTS位有效的话，则会CPU送来的一个字符数据，按照设定的格式和波特率，加上启始位、终止位、奇偶校验位后，转换成串行信号后发送出去。 整理ppt2、8251的工作方式(4)异步接收方式。在异步方式下，如果允许接收，将不断检测RXD引脚，在没有数据传送的时候，RXD引脚一直是高电平。当发现RXD变成低电平，就可能是收到了启始位，如果该低电平持续时间大于半个数据位宽度，就可以认为确实是收到了启始位，否则认为是收到的噪声

17、信号。收到启始位后，将开始一次异步串行数据的接收过程，接收完毕后，使RXRDY置位。 整理ppt课程：课程：计算机控制系统计算机控制系统计算机串口通信计算机串口通信二、二、8251的工作方式的工作方式三、三、8251的控制字的控制字一、一、8251的引脚的引脚 第二节第二节 常见的串行接口芯片常见的串行接口芯片 四、四、8251的编程应用的编程应用整理ppt3、8251的控制字必须进行初始化编程，也就是向必须进行初始化编程，也就是向8251写入工作写入工作方式控制字和命令字方式控制字和命令字 。 整理ppt（1）工作方式控制字整理ppt（1）工作方式控制字例如：要求8251工作在异步方式下，波

18、特率因子是16，数据位8位，奇校验，1位终止位，则工作方式控制字应该是 11011110B 例如：8251的工作方式控制字是00001000B，则表示8251工作在 内同步方式下，两个同步字符，数据位是7位，无奇偶校验位 整理ppt（2）命令字整理ppt（2）命令字DO：发送允许：发送允许(TXEN) D0=1允许发送、允许发送、D0-0不许发送；不许发送；D1：数据终端准备好：数据终端准备好(DTR)， D11则则DTR引脚发出低电平信号：引脚发出低电平信号：D2：发送允许：发送允许(RXE)， D2=l允许接收、允许接收、D2=0不许接收；不许接收；D3：发送终止字符：发送终止字符(SBR

19、K)， 正常为正常为0，要发出，要发出终止信号终止信号(长时间的低电长时间的低电 平信号平信号)该位设为该位设为1 整理ppt（2）命令字D4：错误标志复位：错误标志复位(ER)，D5：请求发送：请求发送(RTS)， D5=l则则8251的的RTS引脚低电平；引脚低电平；D6：内部复位：内部复位(IR)， D6=1使使8251返回到方式控制字返回到方式控制字格式；格式；D7: : 外部搜索方式外部搜索方式(EH)， 该位设为该位设为1，则启动搜索同步字符。，则启动搜索同步字符。 整理ppt(3)状态字整理ppt (3)状态字DO是是TxRDY发送准备好，发送准备好，D1是是RxRDY接收准备好

20、，接收准备好，D2是是TxE发送器空，发送器空，D3、D4、D5分别是分别是PE奇偶错、奇偶错、OE溢出错、溢出错、FE帧错，帧错，D6是是SYSNDET同步检测，同步检测，D7是是DSR数据数据设备准备好。设备准备好。 整理ppt (3)状态字注意：注意：TxRDY位与位与TxRDY引脚的含义有区别：引脚的含义有区别： 只要发送缓冲器空，只要发送缓冲器空，TxRDY位就置位：而位就置位：而TxRDY引脚置位需要发送缓冲器空、引脚置位需要发送缓冲器空、TxE=1、CTS=0三个条件。三个条件。其他的标志其他的标志位与同名引脚的意义相同位与同名引脚的意义相同 整理ppt课程：课程：计算机控制系统

21、计算机控制系统计算机串口通信计算机串口通信二、二、8251的工作方式的工作方式三、三、8251的控制字的控制字一、一、8251的引脚的引脚 第二节第二节 常见的串行接口芯片常见的串行接口芯片 四、四、8251的编程应用的编程应用整理ppt8251的编程应用例如：例如：8031单片机接一个单片机接一个8251芯片，芯片，8251占用占用的端口地址是的端口地址是2000H和和2001H。要求把内部。要求把内部RAM的的40H4FH单元的内容，用单元的内容，用8251进行进行串串行行数据发送，并且数据发送，并且8251进行自发自收，把接收进行自发自收，把接收的数据放入内部的数据放入内部RAM的的50

22、H5FH单元中单元中(8251RxRDY和和TxRDY接到一个或非门的输入接到一个或非门的输入端，或非门的输出端已接到端，或非门的输出端已接到8031的的INT0引脚上引脚上)，异步串行通信的格式是异步串行通信的格式是8位数据位、一位终止位、位数据位、一位终止位、一位奇校验位、波特率因子为一位奇校验位、波特率因子为16.整理ppt8251的编程应用 ORG 0000H SJMP MAIN ORG 0003H AJMP INT0 ORG 0030HMAIN： MOV SP，#5FH；重新设置SP MOV IE，#81H;允许INT0中断 MOV R0，#40H;设置发送数据的指针 MOV R1，

23、#50H；设置接收数据的指针 SETB IT0；设置INT0为负跳变触发 MOV A，#01011110B MOV DPTR，#2001H整理ppt8251的编程应用 MOVX DPTR，A;设置串行通信的基本格式 MOV A，#00110111B MOVX DPTR，A；写8251的命令字,允许发送、接收 ; 发出DTR、RTS信号，错误标志复位 MOV A，R0 MOV DPTR，#2000H MOVX DPTR，A;首先发送内部RAM的40H单元的内容 INC R0 SJMP $；等待中断INT0： MOV DPTR，#2001H MOVX A，DPTR；首先检查8251的状态字 RRC

24、 A；右移一位，TxRDY移入Cy中 MOV B，A JNC K1; 如果不是发送中断则跳转 整理ppt8251的编程应用 CJNE R0,#50H,K1；?；判断是否发完了。 MOV DPTR，#2000H MOV A，R0 MOVX DPTR，A；发送数据 INC R0MOV A,R0CLR CSUBB A,#50HJZ K1整理ppt8251的编程应用 CJNE R0,#50H,K1；?；判断是否发完了。 MOV A,R0 CLR C SUBB A,#50H JZ K1 MOV DPTR，#2000H MOV A，R0 MOVX DPTR，A；发送数据 INC R0整理ppt8251的编

25、程应用K1： MOV A，B RRC A；再次右移一位RxRDY移入Cy中； JNC K2 MOV DPTR，#2000H MOVX A，DPTR MOV R1，A；接收数据并放入内部RAM中 INC R1K2： RETI；中断返回整理ppt课程：课程：计算机控制系统计算机控制系统计算机串口通信计算机串口通信二、二、常用的常用的RS232C电电平转换电路平转换电路 一、一、RS232C的引脚功能的引脚功能 第三节第三节 RS232串行通信接口串行通信接口 整理ppt RS-232是连接数据通信设备是连接数据通信设备(DCE)与数据终端设备与数据终端设备(DTE)之间的串行通信标准总线。之间的串

26、行通信标准总线。 整理ppt RS-232整理ppt 1、RS-232的引脚功能标准的接口有标准的接口有25条线，常用的只有条线，常用的只有9个，一般计个，一般计算机用算机用9芯的型插座。芯的型插座。（1）数据线引脚2脚(TXD)：主信道数据发送端。引脚3脚(RXD)：主信道数据接收端。引脚7脚(SGND)：数据地。引脚14脚：辅信道数据发送端。 引脚15脚：辅信道数据接收端。 整理ppt 1、RS-232的引脚功能（2）状态和控制线 引脚4脚(RTS)：请求发送。 引脚5脚(CTS)：允许发送。 引脚20脚(DTR)：数据终端准备好。 引脚6脚(DSR)：DCE收到DTR，回应。引脚22脚(

27、R1)：DCE收到电话线路的振铃信号，则向DTE发出该信号。 引脚8脚(CD)：DCE收到电话线路的载波信号，则向DTE发出该信号。 引脚21脚(SD)：DCE收到的信号误码率很高，则向DTE发出该信号。 整理ppt 1、RS-232的引脚功能（3）定时信号线定时信号线都是方波信号，用来支持同步串行通信。引脚15脚：发送信号元定时(DCE发出的)。引脚24脚：发送信号元定时(DTE发出的)。 引脚17脚：接收信号元定时(DCE发出，DTE接收)。 整理ppt 1、RS-232的引脚功能（4）其他信号线引脚1脚(PGND)：保护地，通常该引脚与机壳相连。引脚23脚：数据速率选择，用来在双速同步设

28、备中，选择其中的一个速率。 整理ppt课程：课程：计算机控制系统计算机控制系统计算机串口通信计算机串口通信二、二、常用的常用的RS232C电电平转换电路平转换电路 一、一、RS232C的引脚功能的引脚功能 第三节第三节 RS232串行通信接口串行通信接口整理ppt 2、常用的RS-232电平转换电路在RS-232C接口电路中规定：-3V-15V为“1”、 +3V一15V为“0”，与TTL的电平信号的规定是不同的，需要使用电平转换电路，进行两种电平信号的转换 。 常用的电平转换电路是MCl488和MCl489，MCl488用于把TTL电平转换成RS-232C电平，MCl489用于把RS-232C

29、电平转换成TTL电平 。整理ppt课程：课程：计算机控制系统计算机控制系统计算机串口通信计算机串口通信二、二、RS422A接口接口 三、三、RS485接口接口 一、一、RS-423A接口接口第四节第四节 其他常用其他常用串行通信接口串行通信接口整理ppt 1、RS-423A接口为了克服为了克服RS-232C接口抗干扰能力差的不足，接口抗干扰能力差的不足，RS-423A接口采用了：接口采用了：单端发送、双端接收的传送方式单端发送、双端接收的传送方式 .RS-423A接口规定：信号接口规定：信号“1”是是+4V+6V， 信号信号“0”是是-4V-6V。一条线路中可一条线路中可以最多有以最多有1010个接收器，但是只能有个接收器，但是只能有 个单端发送器。个单端发送器。 整理ppt课程：课程：计算机控制系统计算机控制系统计算机串口通信计算机串口通信二、二、RS422A接口接口 三、三、RS485接口接口 一、一、RS423A接口接口 第四节第四节 其他常用其他常用串行通信接口串行通信接口整理ppt 2、RS-422A接口RS-422A接口