异同步通信的格式及相关知识

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,第一章 8086程序设计,第二章 MCS-51程序设计,第三章 微机基本系统的设计,第四章 存贮器与接口,第五章 并行接口,第六章 计数器、定时器与接口,第七章 显示器与键盘接口,第八章 串行通信及接口,第九章 数模转换器和模数转换器接口,2,本章知识点,串行通信的基本概念,*,串行通信的接口标准*,串行通信的实现*,MCS-51单片机的串行接口* *,用于系统内部的串行通信接口*,3,串行通信的基本概念,异步串行通信的格式,数据传输方式,串行通信的工作方式,4,异步串行通信的格式,通信格式,起始位：1位,表示一个字符开始,数据位：58位,校验位：1位（奇或偶校验）,停止位：1位、1.5位或2位，表示其结束,5,异步串行通信的格式,波特率：,数据传输速率，每秒传输的位数,如果传输波特率为 2400，则每一位的时间为 12400S，即 0.416 ms。,如果传输一个ASCll码，数据占7位，起始位、校验位、停止位各占1”位，则传送一个ASCll码占用10位。,用2400的波特率，每秒能传输240个ASCll码,6,数据传输方式,基频传输,不改变原来传送码的频率,近距离应用，线路简单，经济,调制传输,调制解调器把数字信号转为模拟信号传输,调制方法：调幅、调频、调相,数字调制用,数字电路开关控制振幅、频率、相位变化振幅键控（,ASK,）,频率键控（,FSK,）,相位键控（,PSK,）,7,单工,串行通信的工作方式,一个数据通道，预先规定方向传输数据,A,端发送、,B,端接收,8,半双工,串行通信的工作方式,一个数据通道，可按实际需要控制其传输方向,只允许一端发送，另一端接收或反向传送,由一端作为控制端，另一端则为被控制端,9,全双工,串行通信的工作方式,两条独立数据通道，允许两个方向同时传输,10,本章知识点,串行通信的基本概念 *,串行通信的接口标准*,串行通信的实现*,MCS-51单片机的串行接口* *,用于系统内部的串行通信接口*,11,串行通信的接口标准,RS-232,RS422/485,电流环,12,引脚定义,串行通信的接口标准_,RS-232,25芯和9芯的D型插针连接器,13,信号定义,串行通信的接口标准_RS-232,RTS,（,请求传送）：,此信号有效，请求终端（,DCE,）,接收数据。,CTS,（,允许传送）：,此信号有效，允许主系统（,DTE,）,发送数据。,DSR,（,数据设备就绪）、,DCD,（,数据载波检测）：,此信号有效，请求主系统（,DTE,）,接收数据。,DTR,（,数据终端就绪）：,此信号有效，允许终端（,DCE,）,发送数据。,14,连接方法（1）,串行通信的接口标准_RS-232,RS232标准通信常用的连接方法,15,连接方法（2）,串行通信的接口标准_RS-232,RS232的简化连接方法,16,串行通信的接口标准_RS-232,电平转换（1488、1489）,MC1488,为发送器，它将,TTL,电平转换为,RS,232,电平，采用,12V,电源。,MC1489,为接收器，将,RS,232,电平转换为,TTL,电平，采用,5V,电源。,17,串行通信的接口标准_RS-232,电平转换（MAX232）,内部电压变换器由电荷泵和倍压电路构成，需外接倍压和滤波电容。,内部电源电压变换器将输入的,5V电压,变换成,RS-232,输出电平所需的,10V,电压。,18,串行通信的接口标准_RS-232,电平转换（MAX232）,TIN,端为发送的,TTL/CMOS,电平输入，,TOUT,端为发送的,RS-232,电平输出,RIN,为接收的,RS-232,电平输入，,ROUT,端为接收的,TTL/CMOS,电平输出,19,RS422通信标准,串行通信的接口标准_RS422/485,平衡发送和差分接收：传送一个信号使用一对信号线,AA,和,BB,。,接收端,A,线的电平比,B,线电平高,0.2,V,时，表示传送的信号为逻辑“,1,”,；,A,线的电平比,B,线电平低,0.2,V,时，表示传送的信号为逻辑“,0,”,。,20,发送允许信号,DE,有效时，,Y,、,Z,端输出差分信号；,DE,无效时，,Y,、,Z,端呈高阻态。,接收允许信号,-,RE,有效时，,RO,端输出与,A,、,B,信号相关的逻辑高电平或低电平；,-,RE,无效时，,RO,端呈高阻态。,RS422通信的器件,串行通信的接口标准_RS422/485,MAX489,全双工的转换电路,21,RS422通信的器件,串行通信的接口标准_RS422/485,DE,、,-RE,信号始终有效，,实现点对点全双工方式,22,RS485通信的器件,串行通信的接口标准_RS422/485,发送允许信号,DE,有效、,-,RE,无效时，输出发送器有效，在,A,、,B,端输出差分信号，,DE,无效、,-,RE,有效时，输入接收器有效，在,RO,端输出与,A,、,B,信号相关的逻辑高电平或低电平。,发送允许信号和接收允许信号不能同时有效,MAX485,半双工的转换电路,23,RS485通信的器件,串行通信的接口标准_RS422/485,控制,DE,、,-RE,信号，,实现点对点半双工方式,24,串行通信的接口标准_RS422/485,RS422/485 信号的多点通信,一个主站，其余为从站，多个从站用地址识别,主站,Y,、,Z,信号与多个从站的,A,、,B,信号相连,主站,A,、,B,信号与多个从站的,Y,、,Z,信号相连,全双工的点对多点通信,25,RS422/485 信号的多点通信,串行通信的接口标准_RS422/485,半双工的点对多点通信,控制主站的发送和接收允许信号使处于发送状态；同时控制所有从站的发送和接收允许信号使处于接收状态,主站发送的命令字中地址信息与某一从站地址相匹配，该从站与其通信,26,串行通信的接口标准_电平转换,GPS模块接口的实现：,27,串行通信的接口标准_电平转换,RS232-RS485接口的转换,利用,RS-232,接口的,DTR,、,RTS,信号控制,MAX485,的,DE,、,-RE,端，实现半双工工作模式，先将,RS-232,的信号电平转换为,TTL,电平，,再与,MAX485,相连,28,电流环的基本结构有源发送端,串行通信的接口标准_电流环,信号“1”时，T1导通，电流通过光电耦合器，选择R1使环路中电流为1520mA，则接收端光耦器的三极管导通，经反相门整形后输出“1”；信号“0”时，T1截止，环路上无电流，接收端光耦器的三极管截止，经反相门后输出“0”。,29,电流环的基本结构无源发送端,信号“1”时，T2导通，选择R3使环路上电流为1520mA，则接收端光耦器的三极管导通，经反相门输出“1”。信号为“0”时，T2截止，接收端为低电平。,串行通信的接口标准_电流环,30,本章知识点,串行通信的基本概念 *,串行通信的接口标准,*,串行通信的实现,*,MCS-51单片机的串行接口* *,用于系统内部的串行通信接口*,31,串行通信的实现,发送和接收的基本原理,可编程接口电路 8251,基于可编程逻辑器件的实现,32,发送和接收的基本原理,发送的原理,计算机传送串行数据时，先通过接口电路把并行数据转为串行数据再传送,需在数据位之前加起始位，结束时加停止位，必要时加校验位。,33,发送和接收的基本原理,接收,的原理,计算机接收串行数据时，先把串行数据转为并行数据再送到数据总线上,需检查起始位和停止位，必要时检查校验位。,34,发送和接收的基本原理,软件实现,通过并行接口发送和接收数据,设传送（和接收）的数据为8位，在累加器A中；,35,软件实现 -,发送,以并行输出口最低位为输出端，先送出一个起始位0，然后送出最低位，并将高位数据通过移位指令逐个移到并行输出口的最低位输出。送完,8,位数据后，则送出停止位1,发送和接收的基本原理,36,软件实现-,接收,以输入口最高位为输入端。若检测到输入数据为0，则检查起始位：经过t2时间再次检测，不为0表示为假起始位，为0则表示已检测到启始位,发送和接收的基本原理,37,软件实现-,接收,在检测到起始位后，在每位数据持续时间的中点读取数据。即每隔时间t读入一个数据，并逐个向低位移，8个数据后，进一步判断下一位是否停止位1，是则数据正确，否则收到的数据无效,发送和接收的基本原理,38,可编程接口电路 8251A,接口与工作方式,可设为同步通信或异步通信。,在作为异步方式时，其传送波特率最高为192K。8251A可用于全双工方式，具有双缓冲器的发送与接收器。,39,可编程接口电路 8251A,接口与工作方式,通过编程，其字符为58bit，时钟速率为通信波特率的1、16或64倍。,停止位为1位，11/2位或2位。,8251A还具备奇偶校验、溢出和帧错误等检测电路。,40,可编程接口电路 8251,接口与工作方式,与CPU的接口信号,D0,D7：,数据线,CLK,： 时钟信号,RD,、,WR,：系统读、写信号,RESET,： 复位信号。,-CS,： 片选信号。,C/D,： 控制/数据端,41,可编程接口电路 8251,接口与工作方式,与发送有关的连线：,T,X,D,、,T,X,C,、,T,X,E,、,T,X,RDY,与接收有关的连线：,R,X,D,、,R,X,C,、,R,X,RDY,其他信号：,DTR,（数据终端准备好）,DSR,（数据装置准备好）,RTS,（请求传送）,CTS,（清除传送）,42,编程,-,工作方式字,可编程接口电路 8251A,同步或异步方式,字符长度,校验位,同步控制、异步停止位长度,43,编程,-,命令指令,可编程接口电路 8251A,TXEN,允许发送，,1,为允许，,0,为屏蔽,DTR,数据终端准备好，高电平将迫使器件的,-,DTR,端输出低电平,RXE,允许接收，,1,为允许，,0,为屏蔽,SBRK,送间歇字符，,1,为迫使器件的,TXD,为低电平，,0,为正常工作,44,编程,-,命令指令,可编程接口电路 8251A,ER,出错复位，,1,为复位,PE,、,OE,、,EF,标志,RRS,请求发送，高电平迫使器件的,-,RTS,输出,0,IR,内部复位，迫使,8251,A,为方式指令格式,EH,异步方式时不起作用，同步方式时启动搜索同步字符,45,编程-,状态寄存器,可编程接口电路 8251A,FE,帧错误，只用于异步方式，当字符结尾没有检测出停止位，此标志置位。,OE,溢出错误，下个输入字符变为可用前，如,CPU,没把字符读走，此标志,OE,置位。,PE,奇偶校验错。,TXRDY,在数据缓冲器空时置位。,46,可编程接口电路 8251A,应用,ISA系统扩展8251A,47,可编程接口电路 8251A,应用,-8251A构成一个RS-232电平的接口,传送波特率为,4800,采用查询方式发送,中断方式接收,48,可编程接口电路 8251A,应用,发送,程序流程,波特率系数为,16，发送和接收时钟为76.8kHz,字符长度为8bit，偶校验，二位停止位，（方式选择字为7EH）,命令指令：允许发送、接收、错误复位。（命令字15H）,49,可编程接口电路 8251A,应用,接收程序流程,接收到数据后进入中断程序,接收时必须判断错误标志,50,基于可编程逻辑器件的实现,结构,波特率发生模块,发送模块,接收模块,处理器接口模块,51,本章知识点,串行通信的基本概念 *,串行通信的接口标准,*,串行通信的实现*,MCS-51单片机的串行接口,* *,用于系统内部的串行通信接口*,52,MCS-51单片机的串行接口,串行接口的基本结构,控制寄存器与工作方式,串行接口的编程,串行接口的应用,53,51单片机串行接口的基本结构,输入输出引脚,发送端 TXD 接收端RXD,输入输出寄存器,SBUF,中断入口地址,0023H,54,控制寄存器与工作方式,串行口控制寄存器SCON,工作方式选择；,接收允许；,发送和接收时的第九位数据；,发送和接收的中断标志,55,控制寄存器与工作方式,串行口控制寄存器SCON,SM0、SM1,工作方式选择：,00 方式0,，移位寄存器方式，用于输入输出扩展。,01 方式1,，8位数据串行通信，波特率由定时器T1决定,10 方式2,， 9位数据串行通信方式。波特率为时钟频率的64分频或32分频。,11 方式3,， 9位数据串行通信方式。波特率由定时器T1决定。,56,控制寄存器与工作方式,串行口控制寄存器SCON,SM2,在方式2和方式3时，作为多机通信控制用，如SM2为1，则数据第9位为1才会置位接收中断标志RI。,REN,接收允许控制，为1时允许接收，为0时禁止接收。,TB8,在方式2和方式3时为发送数据的第9位。,RB8,在方式2和方式3时为接收到的第9位数据。,TI,发送中断标志，对于串行通信方式而言，在发送停止位的开始时置位。,RI,接收中断标志，对于串行通信方式而言，接收到停止位的中间时置位。,TI，RI,必须由软件清0,57,串行接口的编程,工作方式设定,波特率系数选择,对方式1和方式3选择T,1,的工作方式及时间常数,要求接收器工作时应置接收允许,58,串行接口的应用,应用实例,发送程序,利用8031串行接口以1200波特率发送及接收一个数据，附加校验位，时钟频率为6MHZ。,59,串行接口的应用,应用实例,接收程序,利用8031串行接口以1200波特率发送及接收一个数据，附加校验位，时钟频率为6MHZ。,60,本章知识点,串行通信的基本概念 *,串行通信的接口标准,*,串行通信的实现*,MCS-51单片机的串行接口* *,用于系统内部的串行通信接口,*,61,SPI总线,I,2,C总线,用于系统内部的串行通信接口,62,传输速率由,SCK,决定，,SI,为数据输入、,SO,为数据输出。,系统包含一个,主片,和,多个从片,，主片通过片选信号,-CS,控制对哪个从片进行通信,SPI总线,63,25XX存储器,SPI总线,25XX320,结构图,64,SPI总线,25XX存储器,读操作时序,65,SPI总线,25XX存储器,写操作时序,66,多点通信系统,，,系统中每个点都可作为主器件进行通信。,SDA,数据线和,SCL,时钟线必须采用双向传输电路。,I,2,C总线,67,多点通信系统中，,为保证数据可靠传送，在任一确定时刻，只能由主器件来控制总线，启动和结束通信，并由它产生通信所需的时钟脉冲,I,2,C总线,68,主器件产生启动信号，,SCL,高时，,SDA,从高到低表示起始状态。此后即可在,SCL,信号同步下传输指令、地址或数据。通信结束后由主器件发出结束信号，即在,SCL,高电平时，将,SDA,信号从低变高。,SCL,高电平期间，,SDA,信号的变化决定了通信的启动和结束。而数据传输时，必须保证,SDA,线上的数据在,SCL,“高”时是稳定的，只有当,SCL,低时，数据线上数据才可以改变,I,2,C总线,69,启动I,2,C总线后，传送的字节数无限制，只要求每传送一个字节后，对方回应一个应答位。应答所需的时钟脉冲由主器件产生,从器件处于接收状态，收到应答时钟脉冲后，在应答期间将SDA转为发送状态，并将SDA置为低电平,从器件处于发送状态，收到应答时钟脉冲后，在应答期间释放SDA，由主器件发回应答信号,I,2,C总线,70,24XX存储器的结构,I,2,C总线,系统对器件的识别通过控制字和器件,A2,、,A1,、,A0,引脚方式实现，控制字中,A2,、,A1,、,A0,状态与,A2,、,A1,、,A0,引脚方式一致时，该芯片被选中,71,24XX存储器的地址和控制字,I,2,C总线,24XX器件一次完整数据传送包括启动（S）、发送控制字（识别码、A2、A1、A0、R/W），应答、发送地址、应答、发送数据、应答直到停止（P）,72,24XX存储器的写入时序,I,2,C总线,多个数据写入,单个数据写入,73,24XX存储器的读操作时序,I,2,C总线,当前地址,数据读出,随机读出,顺序读出,74,