輕松學(xué)PIC之RS232串口通信篇

　　大家是否覺(jué)得這樣一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)似乎缺少點(diǎn)什么呢？不錯(cuò)，本期我們將介紹單片機(jī)與電腦通訊，使單片機(jī)與PC 機(jī)能夠聯(lián)機(jī)工作。

　　單片機(jī)除了需要控制外圍器件完成特定的功能外，在很多應(yīng)用中還要完成單片機(jī)和單片機(jī)之間、單片機(jī)和外圍器件之間，以及單片機(jī)和微機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換和指令的傳輸，這就是單片機(jī)的通信。單片機(jī)的通信方式可以分為并行通信和串行通信。并行方式傳送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)至少需要8 條數(shù)據(jù)線。

　　一般來(lái)講單片機(jī)與打印機(jī)等外圍設(shè)備連接時(shí)，除8條數(shù)據(jù)線外，還要狀態(tài)、應(yīng)答等控制線，當(dāng)傳送距離過(guò)遠(yuǎn)時(shí)電線要求過(guò)多，成本會(huì)增加很多。單片機(jī)的串行通信方法較為多樣，傳統(tǒng)的串行通信方式是通過(guò)單片機(jī)自帶的串行口進(jìn)行RS232 方式的通信。

　　串行通信是以一位數(shù)據(jù)線傳送數(shù)據(jù)的位信號(hào)，即使加上幾條通信聯(lián)絡(luò)控制線，也比并行通信用的線少。

　　因此，串行通信適合遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳送，如大型主機(jī)與其遠(yuǎn)程終端之間，處于兩地的計(jì)算機(jī)之間，采用串行通信就非常經(jīng)濟(jì)。

　　串行通信又分為異步傳送和同步傳送兩種基本方式。

　　異步通訊：異步通信傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式一般由1個(gè)起始位、7 個(gè)或8 個(gè)數(shù)據(jù)位、1 到2 個(gè)停止位和一個(gè)校驗(yàn)位組成。它用一個(gè)起始位表示字符的開(kāi)始，用停止位表示字符的結(jié)束。其每幀的格式如圖1 所示。

　　在一幀格式中，先是一個(gè)起始位0，然后是8個(gè)數(shù)據(jù)位，規(guī)定低位在前，高位在后，接下來(lái)是奇偶校驗(yàn)位（可以省略），最后是停止位1。用這種格式表示字符，則字符可以一個(gè)接一個(gè)地傳送。

　　在異步通訊中，通信雙方采用獨(dú)立的時(shí)鐘，起始位觸發(fā)雙方同步時(shí)鐘。在異步通信中CPU 與外設(shè)之間必須有幾項(xiàng)約定，即每一幀位數(shù)，字符格式和波特率。字符格式的規(guī)定是雙方能夠在對(duì)同一種0 和1 的數(shù)據(jù)串理解成同一種意義。原則上字符格式可以由通訊的雙方自由制定，但從通用、方便的角度出發(fā)，一般還是使用一些標(biāo)準(zhǔn)為好，如采用ASCII 標(biāo)準(zhǔn)。

　　同步通訊：在同步通訊中所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式是由多個(gè)數(shù)據(jù)組成，每幀有一個(gè)或兩個(gè)同步字符作為起始位以觸發(fā)同步時(shí)鐘開(kāi)始發(fā)送或接收。同步通訊數(shù)據(jù)幀格式如圖2 所示。在異步通信中，每個(gè)字符要用起始位和停止位作為字符開(kāi)始和結(jié)束的標(biāo)志，占用了時(shí)間，所以在數(shù)據(jù)塊傳遞時(shí)。波特率指每秒送多少個(gè)0 或1，由于包含起始位，停止位等，實(shí)際傳送數(shù)據(jù)每秒多少字節(jié)總比波特率的1/8 少。為了提高速度，常去掉這些標(biāo)志，采用同步傳送。由于數(shù)據(jù)塊傳遞開(kāi)始要用同步字符來(lái)指示，同時(shí)要求由時(shí)鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)送端與接收端之間的同步，故硬件較復(fù)雜。同步傳輸方式比異步傳輸方式速度快，這是它的優(yōu)勢(shì)。但同步傳輸方式也有其缺點(diǎn)，即它必須要用一個(gè)時(shí)鐘來(lái)協(xié)調(diào)收發(fā)器的工作，所以它的設(shè)備也較復(fù)雜。

　　現(xiàn)在我們將用一個(gè)實(shí)例來(lái)剖析一下它到底是如何控制數(shù)據(jù)收發(fā)的，單片機(jī)串口將接收PC 機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，同時(shí)點(diǎn)亮相應(yīng)的發(fā)光管做指示。

　　首先，我們來(lái)看一下這個(gè)實(shí)例所涉及到的理論基礎(chǔ)知識(shí)。PIC 單片機(jī)有全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和電腦之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。進(jìn)行串行通訊時(shí)要滿足一定的條件，比如電腦的串口是RS232 電平（邏輯擺幅大，邏輯1 為-3 ～ -15V，邏輯0 為+3 ～ +15V），而單片機(jī)的串口是TTL 電平（邏輯擺幅小邏輯1 為>2.4V, 邏輯0 為0.4V），兩者之間必須有一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路，我們采用了專用芯片MAX232 進(jìn)行轉(zhuǎn)換，雖然也可以用幾個(gè)三極管進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)換，但是還是用專用芯片更簡(jiǎn)單可靠。

　　MAX232 芯片是MAXIM 公司生產(chǎn)的、包含兩路收發(fā)和電荷泵升壓電路，外部引腳和內(nèi)部電路如圖3所示：