串行通信的基礎知識

    串行數(shù)據(jù)通信要解決兩個關鍵技術問題，一個是數(shù)據(jù)傳送，另一個是數(shù)據(jù)轉換。所謂數(shù)據(jù)傳送就是指數(shù)據(jù)以什么形式進行傳送。所謂數(shù)據(jù)轉換就是指單片機在接受數(shù)據(jù)時，如何把接收到的串行數(shù)據(jù)轉化為并行數(shù)據(jù)，單片機在發(fā)送數(shù)據(jù)時，如何把并行數(shù)據(jù)轉換為串行數(shù)據(jù)進行發(fā)送。

1.1  數(shù)據(jù)傳送
單片機的串行通信使用的是異步串行通信，所謂異步就是指發(fā)送端和接收端使用的不是同一個時鐘。異步串行通信通常以字符（或者字節(jié)）為單位組成字符幀傳送。字符幀由發(fā)送端一幀一幀地傳送，接收端通過傳輸線一幀一幀地接收。 

1.  字符幀的幀格式 
字符幀由四部分組成，分別是起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位、停止位。如圖1所示：

1）  起始位：位于字符幀的開頭，只占一位，始終位邏輯低電平，表示發(fā)送端開始發(fā)送一幀數(shù)據(jù)。

2）  數(shù)據(jù)位：緊跟起始位后，可取5、6、7、8位，低位在前，高位在后。

3）  奇偶校驗位：占一位，用于對字符傳送作正確性檢查，因此奇偶校驗位是可選擇的，共有三種可能，即奇偶校驗、偶校驗和無校驗，由用戶根據(jù)需要選定。

4）  停止位：末尾，為邏輯“1”高電平，可取1、1.5、2位，表示一幀字符傳送完畢。


圖1   字符幀格式 

    異步串行通信的字符幀可以是連續(xù)的，也可以是斷續(xù)的。連續(xù)的異步串行通信，是在一個字符格式的停止位之后立即發(fā)送下一個字符的起始位，開始一個新的字符的傳送，即幀與幀之間是連續(xù)的。而斷續(xù)的異步串行通信，則是在一幀結束之后不一定接著傳送下一個字符，不傳送時維持數(shù)據(jù)線的高電平狀態(tài)，使數(shù)據(jù)線處于空閑。其后，新的字符傳送可在任何時候開始，并不要求整倍數(shù)的位時間。

    2.  傳送的速率 
    串行通信的速率用波特率來表示，所謂波特率就是指一秒鐘傳送數(shù)據(jù)位的個數(shù)。每秒鐘傳送一個數(shù)據(jù)位就是1波特。即：1波特＝1bps（位/秒）

    在串行通信中，數(shù)據(jù)位的發(fā)送和接收分別由發(fā)送時鐘脈沖和接收時鐘脈沖進行定時控制。時鐘頻率高，則波特率高，通信速度就快；反之，時鐘頻率低，波特率就低，通信速度就慢。

1.2  數(shù)據(jù)轉換
    MCS-51單片機只能處理8位的并行數(shù)據(jù)，所以在進行串行數(shù)據(jù)的發(fā)送時，要把并行數(shù)據(jù)轉換為串行數(shù)據(jù)。而在接收數(shù)據(jù)時，只有把接收的串行數(shù)據(jù)轉換成并行數(shù)據(jù)，單片機才能進行處理。

    能實現(xiàn)這種轉換的設備，稱為通用異步接收發(fā)送器（Universal  Asynchronous Receiver /Transmitter）。這種設備已集成到單片機內部，稱為串行接口電路。串行接口電路為用戶提供了兩個串行口緩沖寄存器（SBUF），一個稱為發(fā)送緩存器，它的用途是接收片內總線送來的數(shù)據(jù)，即發(fā)送緩沖器只能寫不能讀。發(fā)送緩沖器中的數(shù)據(jù)通過TXD引腳向外傳送。另一個稱為接收緩沖器，它的用途是向片內總線發(fā)送數(shù)據(jù)，即接收緩沖器只能讀不能寫。接收緩沖器通過RXD引腳接收數(shù)據(jù)。因為這兩個緩沖器一個只能寫，一個只能讀，所以共用一個地址99H。串行接口電路如圖2所示。

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