串行通信原理--单片机串行通信原理

1.并行和串行通信

常用的通信方式分为串行和并行两种。并行通信是指数据的各位同时进行传送（发送或接收）的通信方式。其优点是数据的传送速度快，缺点是传输线多，数据有多少位，就需要多少传输线。并行通信一般适用于高速短距离的应用场合，典型的应用是计算机和针式打印机之间的连接。

串行通信是指数据每一位按顺序传送的通信方式，其突出特点是只需少数几条线就可以在系统间交换信息（电话线即可用作传输线），大大降低了传送成本，尤其适用于远距离通信，但串行通信的速度相对比较低。串行通信的传送方向有单工、半双工和全双工3种。单工方式下只允许数据向一个方向传送，要么只能发送，要么只能接收；半双工方式下允许数据往两个相反的方向传送，但不能同时传送，只能交替进行。为了避免双方同时发送，需要另加联络线或制定软件协议。全双工是指数据可以同时往两个相反的方向传送，需要两个独立的数据线分别传送两个相反方向的数据。

串行通信中必须规定一种双方都认可的同步方式，以便接收端完成正确的接收。串行通信有同步和异步两种基本方式。

2.串行异步通信

在串行异步通信中，数据按帧传送，用一位起始位（“0”电平）表示一个字符的开始，接着是数据位，低位在前，高位在后，用停止位（“1”电平）表示字符的结束。有时在信息位和停止位之间可以插入一位奇偶校验位，这样构成一个数据帧。因此，在异步串行通信中，收发的每一帧数据是由4个部分按顺序组成的，如图4-11所示。若通信的双方时钟略有微小的误差，那么两个信息帧之间的停止间隔将为这种误差提供缓冲余地，因此异步通信方式的优点是允许有较小的频率偏移。

图4-11 异步通信的数据帧格式

起始位：标志着一个新数据帧的开始。当发送设备要发送数据时，首先发送一个低电平信号，起始位通过通信线传向接收设备，接收设备检测到这个逻辑低电平后就开始准备接收数据信号。

数据位：起始位之后就是5、6、7或8位数据位，计算机中经常采用7位或8位数据传送。当数据位为1时，收发线为高电平，反之为低电平。

奇偶校验位：用于检查在传送过程中是否发生错误。奇偶校验位可有可无，可奇可偶。若选择奇校验，则各位数据位加上校验位使数据中为“1”的位数为奇数；若选择偶校验，其和将是偶数。(www.xing528.com)

停止位：停止位是高电平，表示一个数据帧传送的结束。停止位可以是一位、一位半或两位。

在异步数据传送中，通信双方必须规定数据格式，即数据的编码形式。例如，起始位占1位，数据位为7位，1个奇偶校验位，加上停止位，于是一个数据帧就由10位构成。也可以采用数据位为8位，无奇偶校验位等格式。

3.串行通信的波特率

波特率是指数据的传输速率，表示每秒钟传送的二进制代码的位数，单位是位/秒（bit per second，bit/s）。假如数据传送的格式是7位，加上校验位、1个起始位以及1个停止位，共10个数据位，而数据传送的速率是960帧/秒，则传送的波特率为

10×960＝9600bit/s

波特率的倒数为每一位的传送时间，即

T＝1/9600≈0.104ms

由上述的异步通信原理可知，相互通信的A、B站点双方必须具有相同的波特率，否则就无法实现通信。波特率是衡量传输通道带宽的指标，它和传送数据的速率并不一致。异步通信的波特率一般为50～19200bit/s。

数据通信规程是通信双方为了有效地交换信息而建立起来的一些规约，在规程中对数据的编码同步方式、传输速度传输控制步骤、校验方式、报文方式等问题给予统一的规定。通信规程也称为通信协议。