单片机串行通信方式-单片机实用教程

串行通信又可分为异步通信和同步通信两种。MCS-51系列单片机采用异步通信方式。

1.异步通信

在异步通信中，数据是一帧一帧传送的。异步通信如图6-2所示，这种通信是以帧为单位进行数据传输，一帧数据传送完成后，可以接着传送下一帧数据，如图6-2a所示，也可以等待，等待期间为空闲位（高电平），如图6-2b所示，存在空闲位是异步通信的特征之一。

图6-2 异步通信的帧数据格式

a）无空闲位 b）存在空闲位

（1）帧数据格式

串行通信时，数据是以“帧”为单位传送的，帧数据有一定的格式。帧数据的格式如图6-2所示。从图中可以看出，一帧数据由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。

起始位：表示一帧数据的开始，起始位一定为低电平。当单片机要发送数据时先送一个低电平（起始位）到外部设备，外部设备接收到起始信号后，马上开始接收数据。

数据位：它是要传送的数据，紧跟在起始位后面。数据位的数据可以是5～8位，传送数据时是从低位到高位逐位进行的。

奇偶校验位：该位用于检验传送的数据有无错误。奇偶校验是检查数据传送过程中是否发生错误的一种校验方式，分为奇校验和偶校验。奇校验是指数据和校验位中“1”的总个数为奇数，偶校验是指数据和校验位中“1”的总个数为偶数。

以奇校验为例，若单片机传送的数据中有偶数个“1”，为保证数据和校验位中“1”的总个数为奇数，奇偶校验位应为“1”，如果在传送过程中数据产生错误，其中一个“1”变为“0”，那么传送到外部设备的数据和校验位中“1”的总个数为偶数，外部设备就知道传送过来的数据发生错误，会要求重新传送数据。

数据传送采用奇校验或偶校验均可，但要求发送端和接收端的校验方式一致。在帧数据中，奇偶校验位也可以不用。(www.xing528.com)

停止位：它表示一帧数据的结束。停止位可以是1位、1.5位或2位，但一定为高电平。一帧数据传送结束后，可以接着传送第二帧数据，也可以等待，等待期间数据线为高电平（空闲位）。如果要传送下一帧，只要让数据线由高电平变为低电平（下一帧起始位开始），接收器就开始接收下一帧数据。

（2）MCS-51系列单片机的几种帧数据方式

MCS-51系列单片机在串行通信时，根据设置的不同，其传送的帧数据有以下四种方式：

1）方式0。称为同步移位寄存器输入/输出方式，它是单片机通信中较特殊的一种方式，通常用于并行I/O接口的扩展，这种方式中的一帧数据只有8位（无起始位、停止位）。

2）方式1。在这种方式中，一帧数据中有1位起始位、8位数据位和1位停止位，共10位。

3）方式2。在这种方式中，一帧数据中有1位起始位、8位数据位、1位可编程位和1位停止位，共11位。

4）方式3。这种方式与方式2相同，一帧数据中有1位起始位、8位数据位、1位可编程位和1位停止位，它与方式2的区别仅在于波特率（数据传送速率）设置不同。

2.同步通信

在异步通信中，每一帧数据发送前要用起始位，结束时要用停止位，这样会占用一定的时间，导致数据传输速度较慢。为了提高数据传输速度，在计算机与一些高速设备进行数据通信时，常采用同步通信。同步通信的帧数据格式如图6-3所示。

图6-3 同步通信的帧数据格式

从图中可以看出，同步通信的数据后面取消了停止位，前面的起始位用同步信号代替，在同步信号后面可以跟很多数据，所以同步通信传输速度快。但由于在通信时要求发送端和接收端严格保持同步，这需要用复杂的电路来保证，所以单片机很少采用这种通信方式。