《單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用》串行通信-講義串行通信概述串行通信是指數(shù)據(jù)按位順序依次傳輸?shù)姆绞?。與并行通信相比，串行通信的數(shù)據(jù)傳輸速度較慢，但傳輸線路簡單，適用于長距離、低成本的數(shù)據(jù)傳輸。串行通信的分類（1）按數(shù)據(jù)傳輸方向分類：單工通信：數(shù)據(jù)只能單向傳輸。半雙工通信：數(shù)據(jù)可以雙向傳輸，但同一時間只能單向傳輸。全雙工通信：數(shù)據(jù)可以同時雙向傳輸。（2）按數(shù)據(jù)同步方式分類：同步通信：發(fā)送方和接收方使用同一時鐘信號進(jìn)行數(shù)據(jù)同步。異步通信：發(fā)送方和接收方使用各自的時鐘信號進(jìn)行數(shù)據(jù)同步。串行通信的基本參數(shù)（1）波特率（BaudRate）：指單位時間內(nèi)傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)，單位為波特（Baud）。常用的波特率有9600、19200、38400、57600、115200等。（2）數(shù)據(jù)位：指每個數(shù)據(jù)幀中實(shí)際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)，通常為7位或8位。（3）停止位：用于標(biāo)識一個數(shù)據(jù)幀的結(jié)束，通常為1位、1.5位或2位。（4）校驗(yàn)位：用于檢測數(shù)據(jù)在傳輸過程中是否發(fā)生錯誤，常見的校驗(yàn)方式有奇校驗(yàn)、偶校驗(yàn)和無校驗(yàn)。串行通信接口（1）串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)：如RS-232、RS-485、RS-422等。（2）單片機(jī)串行通信接口：如8051單片機(jī)的串行通信接口（UART）、SPI接口、I2C接口等。串行通信協(xié)議（1）通用串行通信協(xié)議：如串行外圍設(shè)備接口（SPI）、集成電路間總線（I2C）等。（2）網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議：如TCP/IP、USB等。串行通信編程（1）初始化串行通信接口：設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗(yàn)位等參數(shù)。（2）發(fā)送數(shù)據(jù)：編寫發(fā)送數(shù)據(jù)的程序，將數(shù)據(jù)逐位發(fā)送出去。（3）接收數(shù)據(jù)：編寫接收數(shù)據(jù)的程序，將接收到的數(shù)據(jù)逐位讀取。（4）數(shù)據(jù)幀處理：對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，提取有效信息。(單項(xiàng)選擇題)下列關(guān)于串行通信的說法，錯誤的是？（）A.串行通信適用于長距離、低成本的數(shù)據(jù)傳輸B.串行通信的數(shù)據(jù)傳輸速度通常比并行通信快C.串行通信可以采用同步或異步方式進(jìn)行D.串行通信接口包括RS-232、RS-485等【答案】B【解析】串行通信的數(shù)據(jù)傳輸速度通常比并行通信慢。【要點(diǎn)】考查串行通信與并行通信的傳輸速度對比。(單項(xiàng)選擇題)以下哪個不是串行通信的基本參數(shù)？（）A.波特率 B.數(shù)據(jù)位 C.停止位 D.傳輸距離【答案】D【解析】串行通信的基本參數(shù)包括波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和校驗(yàn)位，不包括傳輸距離?！疽c(diǎn)】考查串行通信的基本參數(shù)。(單項(xiàng)選擇題)關(guān)于串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)，以下說法正確的是？（）A.RS-232接口可以實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)的傳輸距離B.RS-485接口支持多點(diǎn)通信C.RS-422接口只能實(shí)現(xiàn)單工通信D.I2C接口是一種高速通信接口【答案】B【解析】RS-485接口支持多點(diǎn)通信，而RS-232接口傳輸距離較短，RS-422接口支持全雙工通信，I2C接口是一種低速通信接口?！疽c(diǎn)】考查串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)。(判斷題)串行通信中，全雙工通信可以同時進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸。（）【答案】√【解析】全雙工通信確實(shí)可以同時進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸?！疽c(diǎn)】考查全雙工通信的定義。(判斷題)在串行通信中，波特率越高，數(shù)據(jù)傳輸速度越慢。（）【答案】×【解析】波特率越高，數(shù)據(jù)傳輸速度越快?！疽c(diǎn)】考查波特率與數(shù)據(jù)傳輸速度的關(guān)系。(填空題)串行通信中，用于標(biāo)識一個數(shù)據(jù)幀結(jié)束的位稱為________位?！敬鸢浮客Ｖ埂窘馕觥客Ｖ刮挥糜跇?biāo)識一個數(shù)據(jù)幀的結(jié)束?！疽c(diǎn)】考查停止位的作用。(填空題)在串行通信編程中，設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)位、停止位等參數(shù)的過程稱為________串行通信接口。【答案】初始化【解析】在串行通信編程中，初始化串行通信接口需要設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)位、停止位等參數(shù)。【要點(diǎn)】考查串行通信接口的初始化過程。一、串行通信概述串行通信與并行通信的區(qū)別：串行通信：數(shù)據(jù)按位順序依次傳輸，只需一根數(shù)據(jù)線，適用于長距離傳輸。并行通信：數(shù)據(jù)各位同時傳輸，需要多根數(shù)據(jù)線，適用于短距離傳輸。串行通信的分類：同步通信：通信雙方使用同一時鐘信號進(jìn)行數(shù)據(jù)同步。異步通信：通信雙方使用各自的時鐘信號，通過起始位和停止位實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步。二、串行通信接口串行通信接口的定義：串行通信接口是單片機(jī)與外部設(shè)備進(jìn)行串行通信的硬件接口。常見的串行通信接口：SCI（SerialCommunicationInterface）、SPI（SerialPeripheralInterface）、I2C（Inter-IntegratedCircuit）等。三、串行通信接口工作方式同步串行通信接口工作方式：同步時鐘：通信雙方使用同一時鐘信號，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐叫浴?shù)據(jù)幀格式：通常包括起始位、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位和停止位。通信速率：根據(jù)時鐘頻率和數(shù)據(jù)位寬確定。異步串行通信接口工作方式：起始位：標(biāo)志一個數(shù)據(jù)幀的開始。數(shù)據(jù)位：傳輸?shù)挠行?shù)據(jù)，通常為7位或8位。校驗(yàn)位：用于檢測數(shù)據(jù)在傳輸過程中是否出錯，常見的校驗(yàn)方式有奇校驗(yàn)、偶校驗(yàn)和無校驗(yàn)。停止位：標(biāo)志一個數(shù)據(jù)幀的結(jié)束，通常為1位、1.5位或2位。波特率：數(shù)據(jù)傳輸速率，單位為bps（比特/秒）。串行通信接口的主要寄存器：數(shù)據(jù)寄存器（SBUF）：用于存儲待發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)。波特率寄存器（BRR）：用于設(shè)置通信波特率?？刂萍拇嫫鳎⊿CON）：用于設(shè)置串行通信的工作方式、數(shù)據(jù)幀格式等。四、串行通信接口的應(yīng)用串行通信接口的編程方法：初始化串行通信接口：設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)幀格式、工作方式等。發(fā)送數(shù)據(jù)：將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)寄存器，啟動發(fā)送過程。接收數(shù)據(jù)：從數(shù)據(jù)寄存器讀取接收到的數(shù)據(jù)。串行通信接口在實(shí)際應(yīng)用中的注意事項(xiàng)：抗干擾措施：確保通信質(zhì)量，如使用屏蔽線、光耦隔離等。通信距離：根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的通信方式和傳輸介質(zhì)。軟件協(xié)議：制定通信雙方遵循的協(xié)議，確保數(shù)據(jù)正確傳輸。(單項(xiàng)選擇題)下列關(guān)于串行通信的說法，錯誤的是？（）A.串行通信數(shù)據(jù)按位順序依次傳輸 B.串行通信需要多根數(shù)據(jù)線進(jìn)行傳輸C.串行通信適用于長距離傳輸 D.串行通信可以分為同步通信和異步通信【答案】B【解析】串行通信只需一根數(shù)據(jù)線進(jìn)行傳輸，而并行通信需要多根數(shù)據(jù)線?！疽c(diǎn)】考查串行通信的基本特點(diǎn)。(單項(xiàng)選擇題)在串行通信中，以下哪個是異步通信的特點(diǎn)？（）A.使用同一時鐘信號進(jìn)行數(shù)據(jù)同步 B.數(shù)據(jù)幀包含起始位、停止位和校驗(yàn)位C.需要固定的波特率 D.數(shù)據(jù)傳輸速率快【答案】B【解析】異步通信的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)幀包含起始位、停止位和校驗(yàn)位，而同步通信使用同一時鐘信號進(jìn)行數(shù)據(jù)同步?！疽c(diǎn)】考查異步通信的特點(diǎn)。(單項(xiàng)選擇題)關(guān)于串行通信接口的工作方式，以下說法正確的是？（）A.SCI接口是一種并行通信接口B.SPI接口需要兩根數(shù)據(jù)線進(jìn)行通信C.I2C接口是一種半雙工通信接口D.同步串行通信使用起始位和停止位進(jìn)行數(shù)據(jù)同步【答案】B【解析】SPI接口是一種全雙工通信接口，需要兩根數(shù)據(jù)線進(jìn)行通信。【要點(diǎn)】考查串行通信接口的工作方式。(判斷題)串行通信的波特率是指每秒鐘傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)。（）【答案】×【解析】波特率是指每秒鐘傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀數(shù)，而不是位數(shù)?！疽c(diǎn)】考查波特率的定義。(判斷題)在同步串行通信中，通信雙方使用各自的時鐘信號進(jìn)行數(shù)據(jù)同步。（）【答案】×【解析】同步串行通信中，通信雙方使用同一時鐘信號進(jìn)行數(shù)據(jù)同步。【要點(diǎn)】考查同步串行通信的同步方式。(填空題)串行通信接口中，用于存儲待發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)的寄存器是______?！敬鸢浮繑?shù)據(jù)寄存器（SBUF）【解析】數(shù)據(jù)寄存器（SBUF）用于存儲待發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)。【要點(diǎn)】考查串行通信接口的寄存器。(填空題)在串行通信中，為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，通常會在?shù)據(jù)幀中加入______?！敬鸢浮啃ｒ?yàn)位【解析】校驗(yàn)位用于檢測數(shù)據(jù)在傳輸過程中是否出錯，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。【要點(diǎn)】考查串行通信數(shù)據(jù)幀的組成。一、串行通信的控制寄存器SCONSCON（SerialControl）寄存器是51系列單片機(jī)中用于控制串行通信工作方式的寄存器，它是一個可位尋址的寄存器，地址為98H。SCON寄存器的結(jié)構(gòu)如下：位序：76543210位符號：SM0SM1SM2RE'TB8RB8TIRI各位含義如下：SM0、SM1：串行通信工作方式選擇位。這兩位組合可以設(shè)置四種工作方式，如下：00：方式0，移位寄存器方式01：方式1，8位UART方式10：方式2，9位UART方式11：方式3，9位UART方式，波特率可變SM2：多機(jī)通信控制位。在方式2和方式3中，用于允許或禁止接收第9位數(shù)據(jù)。RE'：接收允許位。當(dāng)RE'=1時，允許串行接收；當(dāng)RE'=0時，禁止串行接收。TB8：在方式2和方式3中，用于發(fā)送第9位數(shù)據(jù)。RB8：在方式2和方式3中，用于接收第9位數(shù)據(jù)。TI：發(fā)送中斷標(biāo)志位。當(dāng)發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后，由硬件置1，需用軟件清0。RI：接收中斷標(biāo)志位。當(dāng)接收完一幀數(shù)據(jù)后，由硬件置1，需用軟件清0。二、串行通信簡單應(yīng)用編程初始化串行通信接口在進(jìn)行串行通信之前，需要先對串行通信接口進(jìn)行初始化，包括設(shè)置波特率、工作方式、允許接收等。以下是一個初始化串行通信接口的示例代碼：MOVSCON,#50H;設(shè)置為方式1，8位UART，允許接收MOVTMOD,#20H;設(shè)置定時器1為方式2，用于產(chǎn)生波特率MOVTH1,#0FDH;設(shè)置波特率為9600SETBTR1;啟動定時器1發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先將數(shù)據(jù)寫入串行發(fā)送緩沖寄存器SBUF，然后等待發(fā)送中斷標(biāo)志TI置1，最后清零TI以繼續(xù)發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)。以下是一個發(fā)送數(shù)據(jù)的示例代碼：MOVSBUF,A;將累加器A的數(shù)據(jù)寫入SBUFWAIT:JNBTI,WAIT;等待發(fā)送完成CLRTI;清零發(fā)送中斷標(biāo)志接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)時，首先等待接收中斷標(biāo)志RI置1，然后從串行接收緩沖寄存器SBUF讀取數(shù)據(jù)，最后清零RI以繼續(xù)接收下一幀數(shù)據(jù)。以下是一個接收數(shù)據(jù)的示例代碼：RECEIVE:JNBRI,RECEIVE;等待接收完成MOVA,SBUF;將接收到的數(shù)據(jù)讀入累加器ACLRRI;清零接收中斷標(biāo)志(單項(xiàng)選擇題)下列關(guān)于串行通信的控制寄存器SCON的說法，錯誤的是？（）A.SCON寄存器用于控制串行通信的工作方式B.SCON寄存器的地址為98HC.SCON寄存器中SM0和SM1位用于設(shè)置波特率D.SCON寄存器中的TI位是發(fā)送中斷標(biāo)志位【答案】C【解析】SCON寄存器中的SM0和SM1位用于設(shè)置串行通信的工作方式，而不是波特率?！疽c(diǎn)】考查SCON寄存器的功能及各位含義。(單項(xiàng)選擇題)在串行通信方式1中，下列哪個寄存器用于設(shè)置波特率？（）A.PCON B.TMOD C.TH1 D.SCON【答案】C【解析】在串行通信方式1中，通過定時器1的TH1寄存器來設(shè)置波特率?！疽c(diǎn)】考查串行通信方式1中波特率的設(shè)置方法。(單項(xiàng)選擇題)在串行通信中，以下哪個標(biāo)志位表示接收中斷？（）A.SM0 B.TI C.RI D.TB8【答案】C【解析】在串行通信中，RI位表示接收中斷標(biāo)志位?！疽c(diǎn)】考查串行通信中斷標(biāo)志位的含義。(判斷題)在串行通信中，發(fā)送數(shù)據(jù)時，必須等待TI位清零后才能繼續(xù)發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)。（）【答案】×【解析】發(fā)送數(shù)據(jù)時，需等待TI位置1，表示發(fā)送完成，然后清零TI位以繼續(xù)發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)?！疽c(diǎn)】考查串行通信發(fā)送數(shù)據(jù)的流程。(判斷題)在串行通信方式2和方式3中，SCON寄存器中的TB8位用于發(fā)送第9位數(shù)據(jù)。（）【答案