单片机原理与接口技术
第7章 串行接口
远程通信的必由之路
第7章 串行接口
• 7.1 串行通信的基本概念 • 7.2 单片机串行接口及控制寄存器 • 7.3 单片机串行口的工作方式 • 7.4 串行口的应用
单片机原理与接口技术（三）
大连理工大学出版社
第7章 串行接口
• MCS-51系列单片机内部有一个功能很强大的全双工异步串行通信
换言之，如果奇偶校验发生错误，表明数据传输一定出错了；如 果奇偶校验没有出错，绝不等于数据传输完全正确。
➢奇校验：8位有效数据连同1位附加位中，二进制“1”的个数为
奇数
➢偶校验：8位有效数据连同1位附加位中，二进制“1”的个数为
偶数
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7.1.5 串行通信中的校验
2. 和校验
所谓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。
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7.1.5 串行通信中的校验
在通信过程中往往要对数据传送的正确与否进 行校验。校验是保证准确无误传输数据的关键。 常用的校验方法有奇偶校验、和校验等。
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7.1.5 串行通信中的校验
1. 奇偶校验
奇偶校验是检验串行通信双方传输的数据正确与否的一个措施， 并不能保证通信数据的传输一定正确。
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7.1.4 串行通信的传送速率
1.波特率
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，这个速率叫波特率，它的单位是位/秒（b/s或bps ）。波特率对于CPU与外部的通信是很重要的。
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7.1.3 串行通信的两种基本通信方式
图7-1 同步通信和同步字符
✓同步传送的优点是可以提高传送速率，但硬件比较复
杂。
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7.1.3 串行通信的两种基本通信方式
2.异步通信
在异步通信中，发送器和接收器均有各自时钟控制，如图7-2(a) 所示。通信时，数据是一帧一帧 (包含一个字符代码或一字节数据) 传送的，每一串行帧的数据格式如图7-2(b)所示。
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7.1.3 串行通信的两种基本通信方式
图7-2 异步通信和帧数据格式
✓ 在帧格式中，一个字符由四个部分组成：起始位、数据位、奇偶
校验位和停止位。即首先是一个起始位“0”，然后是数据位 (规定 低位在前，高位在后)，接下来是奇偶校验位 (可省略)，最后是停止 位“1”。
1.并行通信
并行通信是数据的各位同时进行传送 (发送或接收)的通信方式。 其优点是数据传送速度快；缺点是数据有多少位，就需要多少根传送 线。
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7.1.1 串行通信的基本概念
2.串行通信
串行通信是数据的各位一位一位顺序传送的通信方式。其优点是 数据传送线少(利用电话线就可作为传送线)，这样就大大降低了传送 成本，特别适用于远距离通信；其缺点是传送速度较低。
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7.1.2 串行通信中数据的传输方式
串行通信中数据的传输方式有单工、半双工、全双工传 输方式。
• 单工传输方式：数据只能单方向地从一端向另一端传送。 • 半双工传输方式：允许数据向两个方向中的任一方向传送，但每
次只允许向一个方向传送。
• 全双工传输方式：允许数据同时.1.6 串行通信实现
实际上，单片机串行通信的过程是将其内部的并行数据转换成串 行数据，通过串行通信线传送，接收方将接收到的串行数据再转换成 并行数据送到计算机中。在MCS-51系列单片机中，串－并、并－串转 换是由串行口的移位寄存器来自动完成的。
，适用于计算机之间的通信
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7.1.3 串行通信的两种基本通信方式
串行通信有两种基本通信方式
即同步通信方式和异步通信方式
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7.1.3 串行通信的两种基本通信方式
1.同步通信
在同步通信中，发送器和接收器由同一个时钟控制，如图7-1(a) 所示。同步传送时，字符与字符之间没有间隙，也不用起始位和停止 位，仅在要传送的数据块开始传送前，用同步字符SYNC来指示，其数 据格式如图7-1(b)示
注意：波特率是衡量传输通道频宽的指标，与时钟频率有关，时 钟频率越高，波特率越大。
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7.1.4 串行通信的传送速率
2.允许的波特率误差
假设传递的数据一帧为10位，若发送和接收的波特率达到理想的 一致，那么接收方对数据的采样都将发生在每位数据有效时刻的中点 。如果接收一方的波特率比发送一方大或小5%，那么对10位一帧的串 行数据，时钟脉冲相对数据有效时刻逐位偏移，当接收到第10位时， 积累的误差达50%，则采样的数据已是第10位数据的有效与无效的临 界状态，这时就可能发生错位，所以5%是10位一帧串行传送的最大的 波特率允许误差。
接口，该串行口有4种工作方式，以供不同场合使用。波特率可由软 件来设置，接收、发送均可工作于查询方式或中断方式，使用十分灵 活。
• 串行口除了能构成双机或多机通信系统外，还可以非常方便地构
成并行输入/输出接口，用于串并转换或用于驱动键盘和显示器。
• 本章将介绍串行通信的概念及单片机串行接口的结构、原理及应
用。
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7.1 串行通信的基本概念
7.1.1 数据通信的概念
计算机的CPU与外部设备之间、计算机与计算机之间的信息交换称 为数据通信。基本的数据通信方式有两种，即并行通信和串行通信。
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7.1.1 串行通信的基本概念