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第第77章章PIC18FXX2PIC18FXX2串行口及串行通信技术串行口及串行通信技术••教学目标教学目标串行通信基本知识串行通信基本知识串行口及应用串行口及应用PIC18FXX2PIC18FXX2与与PCPC机间通信软件的设计机间通信软件的设计本章知识点概要本章知识点概要••1.1.什么是串行通信，串行通信有什么优点？什么是串行通信，串行通信有什么优点？••2.2.串行通信协议串行通信协议••3.3.什么是波特率？什么是波特率？••4.PIC18FXX24.PIC18FXX2中的串行口工作方式及应用中的串行口工作方式及应用••5.PIC18FXX25.PIC18FXX2点对点通信点对点通信••5.PIC18FXX25.PIC18FXX2点对点通信点对点通信••针对针对PIC18FXX2PIC18FXX2串行口而言，概括为以下问题：串行口而言，概括为以下问题：11、波特率设计，初始化、波特率设计，初始化SPBRGSPBRG22、设定通信协议（工作方式选择，、设定通信协议（工作方式选择，SYNCSYNC））33、如何启动、如何启动PIC18FXX2PIC18FXX2接收、发送数据？接收、发送数据？44、如何检查数据是否接收或发送完毕？、如何检查数据是否接收或发送完毕？7.17.1串行通信基本知识串行通信基本知识••在实际工作中，计算机的在实际工作中，计算机的CPUCPU与外部设备之间常常要进行与外部设备之间常常要进行信息交换，一台计算机与其他计算机之间也要交换信息，信息交换，一台计算机与其他计算机之间也要交换信息，所有这些信息交换均可称为通信。所有这些信息交换均可称为通信。••通信方式有两种，即通信方式有两种，即并行通信和串行通信并行通信和串行通信。。••采用哪种通信方式采用哪种通信方式??--------通常根据信息传送的距离决定通常根据信息传送的距离决定例如，例如，PCPC机与外部设备（如打印机等）通信时，如果距机与外部设备（如打印机等）通信时，如果距离小于离小于30m30m，可采用并行通信方式；当距离大于，可采用并行通信方式；当距离大于30m30m时，时，则要采用串行通信方式。则要采用串行通信方式。PIC18FXX2PIC18FXX2单片机具有单片机具有并行和并行和串行串行二种基本通信方式。二种基本通信方式。并行通信并行通信••并行通信是指数据的各并行通信是指数据的各位同时进行传送（发送位同时进行传送（发送或接收）的通信方式。或接收）的通信方式。••优点：传送速度快；优点：传送速度快；••缺点：数据有多少位，缺点：数据有多少位，就需要多少根传送线。就需要多少根传送线。••例如，右图例如，右图PIC18FXX2PIC18FXX2单片机与外部设备之间单片机与外部设备之间的数据传送就属于并行的数据传送就属于并行通信。通信。串行通信串行通信••串行通信是指数据一位串行通信是指数据一位(bit)(bit)一位按顺序传送的通信方式。一位按顺序传送的通信方式。••优点：只需一对传输线（利用电话线就可作为传输线），大优点：只需一对传输线（利用电话线就可作为传输线），大大降低了传送成本，特别适用于远距离通信；大降低了传送成本，特别适用于远距离通信；••缺点：传送速度较低。假设并行传送缺点：传送速度较低。假设并行传送NN位数据所需时间为位数据所需时间为TT，，那么串行传送的时间至少为那么串行传送的时间至少为N*TN*T，实际上总是大于，实际上总是大于N*TN*T。。接收设备接收设备发送设备发送设备D7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0串行通信的传输方式串行通信的传输方式••串行通信的传输方式通常有三种：串行通信的传输方式通常有三种：单向（或单工）方式单向（或单工）方式，只允许数据向一个方向传送；，只允许数据向一个方向传送；半双向（或半双工）方式半双向（或半双工）方式，允许数据向两个方向中的任一，允许数据向两个方向中的任一方向传送，但每次只能有一个站点发送；方向传送，但每次只能有一个站点发送；全双向（或全双工）方式全双向（或全双工）方式，允许同时双向传送数据，因此，，允许同时双向传送数据，因此，全双工配置是一对单向配置，它要求两端的通信设备都具全双工配置是一对单向配置，它要求两端的通信设备都具有完整和独立的发送和接受能力。有完整和独立的发送和接受能力。串行通信中的数据传送方式串行通信中的数据传送方式异步通信和同步通信异步通信和同步通信••串行通信有串行通信有22种基本通信方式，即种基本通信方式，即异步通信和同步通信异步通信和同步通信。。异步通信异步通信••在异步通信中，数据是在异步通信中，数据是一帧一帧一帧一帧（包括一个字符代码或一（包括一个字符代码或一字节数据）传送的。字节数据）传送的。••在在帧格式帧格式中，一个字符由中，一个字符由44个部分组成：个部分组成：起始位、数据位、起始位、数据位、••在在帧格式帧格式中，一个字符由中，一个字符由44个部分组成：个部分组成：起始位、数据位、起始位、数据位、奇偶校验位和停止位奇偶校验位和停止位。首先是一个起始位（。首先是一个起始位（00），然后是），然后是5~85~8位数据（规定：低位在前，高位在后），接下来是奇位数据（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（偶校验位（可省略），最后是停止位（11）。）。••异步串行通信协议异步串行通信协议••起始位（起始位（00）信号只占一位）信号只占一位，用来通知接收设备一个待接收的字符开始，用来通知接收设备一个待接收的字符开始到达。线路上在不传送字符时应到达。线路上在不传送字符时应保持为保持为11。接收端不断检测线路的状态，。接收端不断检测线路的状态，若连续为若连续为11以后又测到一个以后又测到一个00，就知道发来一个新字符，应马上准备接，就知道发来一个新字符，应马上准备接收。字符的起始位还被用作同步接收端的时钟，以保证以后的接收能收。字符的起始位还被用作同步接收端的时钟，以保证以后的接收能正确进行。正确进行。••起始位后面紧接着是起始位后面紧接着是数据位数据位，，55位（位（D0D0--D4D4）、）、66位、位、77位、位、88位（位（D0D0--D7D7）或）或99位。若所传字符为位。若所传字符为ASCIIASCII码，则常取码，则常取77位。位。••奇偶校验（奇偶校验（D8D8）只占一位）只占一位，若在字符中可规定不用奇偶校验位，则这，若在字符中可规定不用奇偶校验位，则这一位可省去。也可用这一位（一位可省去。也可用这一位（1/01/0）来表示这一帧中的字符所代表信息）来表示这一帧中的字符所代表信息的性质（地址的性质（地址//数据等）。数据等）。••停止位用来表征字符的结束，它一定是高电位（逻辑停止位用来表征字符的结束，它一定是高电位（逻辑11））。停止位可以。停止位可以是是11位、位、1.51.5位或位或22位。接收端收到停止位后，知道上一字符已传送完毕，位。接收端收到停止位后，知道上一字符已传送完毕，同时，也为接收下一个字符做好准备。只要再接收到同时，也为接收下一个字符做好准备。只要再接收到00，就是新的字符，就是新的字符的起始位。若停止位以后不是紧接着传送下一个字符，则使线路电平的起始位。若停止位以后不是紧接着传送下一个字符，则使线路电平保持为高电平（逻辑保持为高电平（逻辑11）。）。数据位数据位停止位起始位D0D1D2D3D4D5D6D7校验位停止位起始位D0D1D2……100/10/10/10/10/10/10/10/10/1100/10/10/1……第N个字符第N+1个字符(a)无空闲位第N+1个字符异步通信数据格式异步通信数据格式数据位停止位起始位D0D1D2D3D4D5D6D7校验位停止位空闲位起始位数据位100/10/10/10/10/10/10/10/10/111110……第N个字符第N+1个字符(b)有空闲位同步通信同步通信••同步通信中，在数据开始传送前用同步字符来指示（常约定同步通信中，在数据开始传送前用同步字符来指示（常约定11个个----22个），并由个），并由时钟来实现发送端和接收端同步时钟来实现发送端和接收端同步，即检测到规定的同步字，即检测到规定的同步字符后，下面就按顺序连续传送数据，直到通信告一段落。符后，下面就按顺序连续传送数据，直到通信告一段落。••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，仅在数据块开始时用同步字符在数据块开始时用同步字符SYNCSYNC来指示。同步传送来指示。同步传送可以提高传输速率可以提高传输速率（达（达56kb/s56kb/s或更高），但硬件比较复杂。或更高），但硬件比较复杂。同步通信同步通信••同步字符的插入可以是单同步字符方式或双同步字符方式，同步字符的插入可以是单同步字符方式或双同步字符方式，然后是连续的数据块。然后是连续的数据块。同步字符可以由用户约定，也可采同步字符可以由用户约定，也可采用用ASCIIASCII码中规定的码中规定的SYNCSYNC代码，即代码，即16H16H。。按同步方式通按同步方式通信时，先发送同步字符，接收方检测到同步字符后，即准信时，先发送同步字符，接收方检测到同步字符后，即准备接收数据。备接收数据。••在同步传送时，要求用在同步传送时，要求用时钟来实现发送端与接收端之间的时钟来实现发送端与接收端之间的同步同步。为了保证接收正确无误，发送方除了传送数据外，。为了保证接收正确无误，发送方除了传送数据外，还要同时传送时钟信号。还要同时传送时钟信号。波特率（波特率（BaudrateBaudrate））••通信线上传送的所有位信号的持续时间都保持一致，由数据通信线上传送的所有位信号的持续时间都保持一致，由数据传送速度确定。传送速度确定。••波特率，即数据传送速率：每秒钟传送二进制代码的位数，波特率，即数据传送速率：每秒钟传送二进制代码的位数，它的单位是它的单位是b/s(bitspersecond)b/s(bitspersecond)。。••假设数据传送速率是假设数据传送速率是120120帧帧/s/s，而每一帧信息包含的代码位，而每一帧信息包含的代码位有：有：11个起始位、个起始位、88个数据位、个数据位、11个停止位。这时，传送的波个停止位。这时，传送的波有：有：11个起始位、个起始位、88个数据位、个数据位、11个停止位。这时，传送的波个停止位。这时，传送的波特率为：特率为：10b/10b/帧帧××120120帧帧/s/s＝＝1200b/s1200b/s••每一位代码的传送时间每一位代码的传送时间TdTd为波特率的倒数。为波特率的倒数。TdTd＝＝1/12001/1200＝＝0.833ms0.833ms••异步通信的传送速率在异步通信的传送速率在50b/s~19200b/s50b/s~19200b/s之间，常用于计算机之间，常用于计算机到终端机和打印机之间的通信、直通电报以及无线电通信的到终端机和打印机之间的通信、直通电报以及无线电通信的数据发送等。数据发送等。串行通信协议类型串行通信协议类型••串行通信的串行通信的基本特征基本特征是数据逐位按顺序进行传送。是数据逐位按顺序进行传送。••根据串行通信的格式及约定（如：同步方式、通信速率、数据块格式、根据串行通信的格式及约定（如：同步方式、通信速率、数据块格式、信号电平信号电平…………等）不同，形成了多种串行通信协议与接口标准。等）不同，形成了多种串行通信协议与接口标准。••常见的有：常见的有：––通用串行总线通用串行总线(USB)(USB)––II22CC总线总线––CANCAN总线总线––CANCAN总线总线––SPISPI总线总线––RSRS--485,RS485,RS--232C,RS422A232C,RS422A标准标准…………等等等等本课程介绍通用异步收发器本课程介绍通用异步收发器(UART)(UART)是异步串行通信口的总称，而是异步串行通信