第10章串行口通信10.1串行通信概述10.28051串行口10.38051串行口的應用10.4串行通信總線標準及其接口10.5單片機與PC機通信的接口電路10.6常用的串行總線接口簡介10.7實踐訓練——單片機與單片機之間

的串行通信10.8思考與練習隨著網絡通信技術的應用，人們越來越多的采用計算機與單臺或多臺單片機構成小型集散控制系統，它即利用了單片機系統成本低、面向控制和抗干擾等優點，又結合了計算機極為豐富軟件資源，為用戶提供了一個非常友好的人機見面。通過單片機與計算機通行采用串行通信，能夠實現智能化控制、漢字與圖形顯示等諸多功能。本章要點：串行通信的基本概念8051單片機串行口的結構和工作原理串行口的4種工作方式RS-232串行接口的含義及應用單片機雙機通信的應用程序的設計CONTNTS10.1串行通信概述01計算機的通信可分為并行通信和串行通信兩種方式。同時傳送多位數據的方式稱為并行通信，如圖10-1（a）所示。并行通信的特點是數據傳輸速度快，但需要的傳輸線多，因此成本高，適合近距離的數據通信。計算機內部的數據傳送都采用并行方式。數據傳輸速度慢，但最少只需要一條傳輸線，故成本低，適合遠距離的數據通信。計算機與外界的數據傳送大多是串行方式，其傳送的距離可以從幾米到幾千米。10.1串行通信概述01

異步通信的數據或字符是分為一幀一幀地傳送的，在異步通信中，用一個起始位表示字符的開始，用停止位表示字符的結束。其每幀的格式如圖所示。在一幀格式中，先是一個起始位0，然后是5～8個數據位，規定低位在前，高位在后，接下來是奇偶校驗位（可以省略），最后是停止位1。一幀數據傳送結束后，可以接著傳送下一幀數據，也可以等待，等待期間數據線為高電平（空閑位）。如果要傳送下一幀，只要讓數據線由高電平變為低電平，即下一幀的起始位，以便接收器接收下一幀數據。異步通信中每個字符都要額外附加起始位和停止位，所以工作速度較低，但對硬件的要求較低，實現起來比較簡單、靈活，適用于數據的隨機發送和接收，在單片機中主要采用異步通信方式。10.1串行通信概述01

在計算機與一些高速設備進行數據通信時，為了提高數據塊傳遞速度，可以去掉起始位和停止位標志，采用同步傳送。同步通信的傳送格式如圖所示。

同步通信由1～2個同步字符和多字節數據位組成，由同步字符作為起始位以觸發同步時鐘開始發送或接收數據，由于數據塊傳遞開始要用同步字符來指示，同時要求由時鐘來實現發送端與接收端之間的同步，故硬件較復雜，適用于成批數據傳送。10.1串行通信概述01

串行通信按照數據傳送的方向可分為三種制式，單工制式、半雙工制式和全雙工制式，如圖所示。(1)單工制式單工制式是指甲乙雙方通信時只能單向傳輸數據，如圖10-4（a）所示。(2)半雙工制式半雙工制式是指通信雙方都有發送器和接收器，既可以發送也可以接收，但不能同時發送和接收，如圖10-4（b）所示。(3)全雙工制式全雙工制式是指通信雙方都有發送器和接收器，且信道劃分為發送信道和接收信道，可以實現甲方（乙方）同時發送和接收數據，如圖10-4（c）所示。10.1串行通信概述01

在串行通信中，數據是按位傳送的，傳送速率用每秒傳送數據的位數來表示，稱為波特率或比特率，以波特為單位。1波特=1位/秒（1bit/s）例如數據傳送的速率是120字符/s，而每個字符如上述規定包含10數位，則傳送波特率為1200波特。10.1串行通信概述CONTNTS10.2

8051串行口028051串行口的內部結構如圖10-5所示。10.28051串行口02串行口有發送數據和接收數據的工作過程。1.串行口發送數據串行口發送數據時，從片內總線向發送SBUF寫入數據（MOVSBUF，A），啟動發送過程，由硬件電路自動在字符的始、末加上起始位（低電平）、停止位（高電平），A中的數據送入SBUF，在發送控制器控制下，按設定的波特率，每來一個移位脈沖，數據移出一位，先發送一位起始位（低電平），再由低位到高位一位一位通過TXD（P3.1）把數據發送到外部電纜上，數據發送完畢，最后發一位停止位（高電平），一幀數據發送結束。發送控制寄存器通過或門向CPU發出中斷請求（TI=1），CPU可以通過查詢TI或者響應中斷的方式，將下一幀數據送入SBUF，開始發送下一幀數據。2.串行口接收數據在接收數據時，若RXD（P3.2）接收到一幀數據的起始信號（低電平），串行控制寄存器SCON向接收控制器發出允許接收信號，按設定的波特率，每來一個移位脈沖，將數據從RXD端移入一位，放在輸入移位寄存器中，數據全部移入后，寄存器再將全部數據送入接收SBUF中，同時接收控制器通過或門向CPU發出中斷請求（RI=1），CPU可以通過查詢RI或者響應中斷的方式，將接收SBUF中的數據取走（MOVA，SBUF），從而完成了一幀數據的接收。其后各幀數據的接收過程與上述相同。由以上敘述可得，串行通信雙方的移位速度必須一致，否則會造成數據位的丟失。因此，在設計串行程序時，通信雙方必須采用相同的波特率。10.28051串行口02控制8051系列單片機串行口的控制寄存器有兩個：特殊功能寄存器SCON和PCON。下面對這兩個寄存器的各位功能予以介紹。1.串行控制寄存器SCONSCON是一個逐位定義的8位寄存器，用于控制串行通信的方式選擇、接收和發送，指示串口的狀態，SCON即可以字節尋址，也可以位尋址，其字節地址為98H，地址位為98H～9FH。它的各個位定義見表10-1。10.28051串行口02（1）SM0和SM1——串口的工作方式選擇位2個選擇位對應4種工作方式，見表10-2。其中

是振蕩器的頻率，UART是通用異步接收/發送器。10.28051串行口02（2）SM2——多機通信控制位在工作方式2和3中SM2是多機通信的使能位，若SM2=1且接收到的第9位數據（RB8）為0，則將接收到的前8位數據丟棄，中斷標志RB8不會被激活；若接收到的第9位數據（RB8）為1，則將接收到的前8位數據送入SBUF，且RI置位。若SM2=0，則無論第9位數據是1還是0，都將前8位數據送入SBUF，且RI置位。此功能可用于多處理機通信。在工作方式0中，SM2必須為0。在工作方式1中，若SM2=1且沒有接收到有效的停止位，則接收中斷標志位RI不會被激活。（3）REN——允許串行接收位由軟件置位或清除，置位時允許串行接收，清除時禁止串行接收。

（4）TB8——工作方式2和工作方式3要發送的第9位數據在許多通信協議中該位是奇偶位，可以按需要由軟件置位或清除。在多處理機通信中，該位用于表示是地址幀還是數據幀。10.28051串行口02（5）RB8——工作方式2和工作方式3中接收到的第9位數據可以是奇偶位或者地址/數據標識位等，在工作方式1中若SM2=0，則RB8是已接收的停止位。在工作方式0中RB8不使用。（6）TI——發送中斷標志位由硬件置位，軟件清除。工作方式0中在發送第8位末尾由硬件置位；在其他工作方式時，在發送停止位開始時由硬件置位。TI=1時，申請中斷。CPU響應中斷后，發送下一幀數據。在任何工作方式中都必須由軟件清除TI。（7）RI——接收中斷標志位由硬件置位，軟件清除。工作方式0中在接收第8位末尾由硬件置位；在其他工作方式時，在接收到停止位時由硬件置位。RI=1時，申請中斷，要求CPU取走數據。但在工作方式1中，SM2=1且未接收到有效的停止位時，不會對RI置位。在任何工作方式中都必須由軟件清除RI。系統復位時，SCON的所有位都被清0。10.28051串行口022.電源控制寄存器PCONPCON也是一個逐位定義的8位寄存器，字節地址為87H，只能按字節尋址，目前僅僅有幾位有定義，見表10-3。PCON中僅最高位SMOD與串行口的控制有關。SMOD是串行通信波特率系數控制位，當串行口工作在工作方式1或工作方式2時，若使用T1作為波特率發生器，SMOD=1則波特率加倍，因此SMOD也稱為串行口的波特率倍增位。系統復位時，SMOD被清0。10.28051串行口0210.2.4串行口的工作方式按照串行通信的數據格式和波特率的不同，8051系列單片機的串行口有4種工作方式，可以通過SM0SM1進行選擇。10.28051串行口0210.28051串行口0210.28051串行口0210.28051串行口0210.28051串行口10.2.5波特率的設定0210.28051串行口CONTNTS10.38051串行口的應用03

在進行串行口的應用時，要解決的問題主要是硬件的連接和編制應用程序。硬件的連接主要是串行口的RXD、TXD端與外部芯片引腳的連接，根據串行口工作方式和外部芯片的不同而有所不同。應用程序的編寫內容主要分為串行口初始化和應用程序主體。1.串行口初始化程序主要內容（1）選擇串行口的工作方式，即設定SCON中的SM0、SM1。（2）設定串行口的波特率。方式0可以省略這一點。設定SMOD的狀態，若設定SMOD=1，則波特率加倍。若選擇方式1和方式3，則需對定時器T1進行初始化并設定其初值。（3）若選擇串行口接收數據或是雙工通信方式，需設定REN=1。（4）若采用中斷方式編寫串行程序，需開串行中斷，即設定ES=1，EA=1。032.串行口應用程序主體串行通信可采用兩種方式編程，查詢方式和中斷方式。TI和RI是串行通信一幀數據發送完和接收完的標志。無論是查詢方式還是中斷方式編程，都需要用到TI或RI。兩種方式編程方法如下。（1）查詢方式發送數據塊程序：發送一個數據→查詢TI，直至TI=1→發送下一個數據。查詢方式接收數據塊程序：查詢RI，直至RI=1→讀入一個數據→查詢RI，直至RI=1→讀入下一個數據。（2）中斷方式發送數據塊程序：發送一個數據→等待中斷→在中斷程序中再發送下一個數據。中斷方式接收數據塊程序：等待中斷→在中斷程序中再接收一個數據。10.38051串行口的應用0310.3.1利用串行口擴展并行口單片機并行I/O口數量有限，當并行口不夠使用時，可以利用串行口來擴展并行口。8051系列單片機串行口方式0為移位寄存器方式，外接一個并入串出的移位寄存器，可以擴展一個并行輸入口，如圖10-6所示；外接一個串入并出的移位寄存器，可以擴展一個并行輸出口，如圖10-7所示。10.38051串行口的應用0374LS165為并入串出移位寄存器，A、B、…、H為并行輸入端（A為高位），QH為串行數據輸出端，CLK為同步時鐘輸入端，S/L為預置控制端。S/L=0時，鎖存并行輸入數據；S/L=1時，可進行串行移位操作。74LS164為串入并出移位寄存器，其中A、B為串行數據輸入端，QA、QB、…、QH為并行數據輸出端（QA為高位），CLK為同步時鐘輸入端，CLR為輸出清0端。若不需將輸出數據清0，則CLR端接VCC。10.38051串行口的應用CONTNTS10.4

串行通信總線標準及其接口04串行通信是將數據一位一位地傳送，它只需要一根數據線，硬件成本低，而且可使用現有通信信道（如電話），故在集散型控制系統（特別在遠距離傳輸數據時），例如智能化控制儀表與上位機（IBM-PC機等）之間通常采用串行通信來完成數據的傳送。

常見的串行接口標準有RS-232C（recommendedstandard）、RS-422/485和20mA電流環等。PC上配置有COM1和COM2兩個串行接口，它們都采用了RS-232C標準。RS-232C是美國電子工業協會（electronicsindustringassociation,EIA）制定的一種國際通用的串行接口標準。它最初是為遠程通信連接數據終端設備（dataterminalequipment,DTE）和數據通信設備（datacommunicationequipment,DCE）制定的標準，目前已廣泛用做計算機與終端或外部設備的串行通信接口標準。該標準規定了通信設備之間信號傳送的機械特性、信號功能、電氣特性及連接方式等。10.4串行通信總線標準及其接口041.機械特性及信號功能RS-232C的機械特性及引腳信號決定了微機與外部設備的連接方式，在PC中使用兩種連接器（插頭、插座）。一種是DB25連接器，如圖10-9（a）所示。它具有25條信號線，分兩排排列，1～13信號線為一排，14～25信號線為一排；RS-232C規定了兩個信道（即通信通道）：主信道和輔助信道，另外有4個引腳未定義。輔助信道的傳輸速率比主信道慢，一般不使用。用于主信道的有15個引腳，見表10-5。另外一種是DB9連接器，如圖10-9（b）所示。它有9條信號線，也是分兩排排列，1～5信號線為一排，6～9信號線為一排，其功能見表10-5。RS-232C所能直接連接的最長通信距離不大于15m，最高通信速率為20000bps。040404在RS-232C定義的引腳信號中，用于異步串行通信的信號除了發送數據TXxD和接收數據RXD外，還有以下幾個聯絡信號。·數據終端就緒DTR（dataterminalready）：數據終端設備已準備好。·據設備就緒DSR（datasetready）：數據通信設備已準備好。·請求發送RTS（requesttosend）：數據終端設備請求發送數據。·允許發送CTS（cleartosend）：數據通信設備允許發送數據。·載波檢測CD（carrieddetect）：數據通信設備已檢測到數據線路上傳送的數據串。·振鈴指示RI（ringingindicator）：數據通信設備已經接收到電話交換機的撥號呼叫。·TXC（transmitterclock）：控制數據終端發送串行數據的時鐘信號。·RXC（receiverclock）：控制數據終端接收串行數據的時鐘信號。·保護地：這是一個起屏蔽作用的接地端，一般連接到設備的外殼和機架上，必要時連接到大地。上述信號的作用是在數據終端設備和數據通信設備之間進行聯絡。在計算機通信系統中，數據終端設備通常指計算機或終端，數據通信設備通常指調制解調器。042.電氣特性及連接方式RS-232C的電氣特性規定了各種信號傳輸的邏輯電平，即EIA電平。對于TXD和RXD上的數據信號，采用負邏輯。用-3～-25V（通常為-3～-15V）表示邏輯“1”，用+3～+25V（通常為+3～+15V）表示邏輯“0”。對于DTR，DSR，RTS，CTS，CD等控制信號，規定：-3～-25V表示信號無效，即斷開（OFF），+3～+25V表示信號有效，即接通（ON）。顯然，采用RS-232C標準電平與計算機連接時，它與計算機采用的TTL電平不兼容。TTL是標準正邏輯，用＋5V表示邏輯“1”，用0V表示邏輯“0”。因此，RS-232C的EIA電平與CPU的TTL電平連接時，必須進行電平轉換。常見的電平轉換芯片有MC1488/MC1489和SN75150/SN75154。MC1488和SN75150芯片的功能是將TTL電平轉換為EIA電平，MC1489和SN75154芯片的功能是將EIA電平轉換為TTL電平。MC1488和MC1489的內部結構及引腳信號如圖10-10和圖10-11所示。MC1488芯片的2,4,5,9,10,12,13引腳用來輸入TTL電平，3,6,8,11引腳用來輸出EIA電平，引腳1接－12V，引腳14接＋12V，7引腳接地。MC1489芯片1,4,10,13引腳用來輸入EIA電平，3,6,8,11引腳用來輸出TTL電平，2,5,9,12引腳接＋5V，7引腳接地，14引腳接＋5V。0404用MC1488和MC1489進行EIA電平與TTL電平轉換的接口電路如圖10-12所示。電平轉換電路的一側是RS-232C連接器，另一側是計算機的串行接口（8250或16550）。計算機發送數據時，由串行接口發送端TXD送出TTL電平，經MC1488轉換為RS-232C的EIA電平進行發送。同樣的道理，計算機接收數據時，由MC1489將RS-232C送來的EIA電平轉換為TTL電平，經串行接口接收端RXD送入計算機。隨著大規模數字集成電路的發展，目前有許多廠家已經將MC1488和MC1489集成到一塊芯片上，如美國美信（MAXIM）公司的產品MAX220，MAX232和MAX232A。MAX232的內部結構及引腳信號如圖10-13所示。0404芯片內集成了兩個發送驅動器和兩個接收緩沖器，同時還集成了兩個電源變換電路，其中一個升壓泵，將＋5V提高到＋10V，另一個則將＋10V轉換成－10V。芯片為單一＋5V電源供電。RS-232C通信接口的信號線有近距離和遠距離兩種連接方法。近距離（傳輸距離小于15m）線路連接比較簡單，只需要三條信號線（TXD，RXD和GND），將通信雙方的TXD與RXD對接，地線連接即可。雙機近距離通信連接如圖10-14所示。04在進行遠距離通信時，通信線路使用公用電話網，因為電話線上只能傳輸音頻模擬信號，而計算機傳送的是數字信號，故需要在通信雙方加MODEM進行數字信號與模擬信號之間的轉換。雙機遠距離通信連接如圖10-15所示。發送方將計算機發送的數字信號用調制器（modulator）轉換為模擬信號，送到電話線路上；接收方將接收到的模擬信號由解調器（demodulator）轉換為數字信號，送計算機處理。04DTR和DSR是一對握手信號，當甲方計算機準備就緒時，向MODEM發送DTR。乙方MODEM接收到DTR后，若同意通信，則向甲方計算機回送DSR，于是“握手”成功。RTS和CTS也是一對握手信號，當甲方計算機準備發送數據時，向MODEM發送RTS。乙方MODEM接收到RTS后，若同意接收，則向甲方計算機回送CTS，于是“握手”成功，甲方開始傳送數據，乙方接收數據。0410.1.1RS-422與RS-485串行接口標準RS-232C串行接口為計算機與設備之間，以及計算機與計算機之間的串行通信提供了方便，但也存在一些缺點，其中最主要的是：RS-232C只能一對一地通信，不借助于MODEM時，數據傳輸距離僅15m。究其原因，是因為RS-232C采用的接口電路是單端驅動，單端接收，如圖10-16所示。當距離增大時，兩端的信號地將存在電位差，從而引起共模干擾。而單端輸入的接收電路沒有任何抗共模干擾的能力，所以只有通過抬高信號電平幅度來保證傳輸的可靠性。為了克服RS232C的缺點，提出了RS422接口標準，后來又出現了RS485接口標準。這兩種總線一般用于工業測控系統中。043.RS-422電氣規定RS-422標準全稱是“平衡電壓數字接口電路的電氣特性”，它定義了接口電路的特性。RS-422典型的四線接口電路如圖10-17所示。實際上還有一條信號地線，共五條線。由于接收器采用高輸入阻抗和發送驅動器，比RS232C具有更強的驅動能力，所以允許在相同傳輸線上連接多個接收節點，最多可接10個節點。即一個主設備（master），其余為從設備（slave），從設備之間不能通信，所以RS422支持一點對多點的雙向通信。接收器輸入阻抗為4kW，故發送端最大負載能力是10×4kW＋100W（終接電阻）。RS-422的最大傳輸距離為4000英尺（約1219m），最大傳輸速率為10Mbps。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100kbps速率以下，才可能達到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100m長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mbps。044.RS-485電氣規定由于RS-422接口標準采用四線制，為了在距離較遠的情況下進一步節省電纜的費用，推出了RS-485接口標準。RS-485接口標準采用兩線制。由于RS-485是從RS-422基礎上發展而來的，所以RS-485許多電氣規定與RS-422相似。如都采用平衡傳輸方式，都需要在傳輸線上接終接電阻等。RS-485與RS-422的不同在于其共模輸出電壓是不同的，RS-485是－7V至＋12V之間，而RS-422在－7V至＋7V之間；RS-485接收器最小輸入阻抗為12kW，而RS-422是4kW。它們的接口基本沒有區別，僅僅是RS-485在發送端增加了使能控制。因為RS-485滿足所有RS-422的規范，所以RS-485驅動器可以在RS-422網絡中應用。RS-485可以采用半雙工和全雙工通信方式，半雙工通信的芯片有SN75176,SN75276,MAX485等，全雙工通信的芯片有SN75179,SN75180,MAX488等。下面以MAX485和MAX488為例，介紹RS-485接口芯片的功能和接口電路。MAX485是8引腳雙列直插式芯片，單一＋5V供電，支持半雙工通信方式，接收和發送的速率為2.5Mbps，最多可連接的標準節點數為32個。所謂節點數，即每個RS485接口芯片的驅動器能驅動多少個標準RS-485負載。MAX485芯片的引腳信號及接口電路如圖10-18所示。0404·RO（receiveroutput）：接收器輸出引腳。當引腳A的電壓高于引腳B的電壓200mV時，RO引腳輸出高電平；當引腳A的電壓低于引腳B的電壓200mV時，RO引腳輸出低電平。·RE（receiveroutputenable）：接收器輸出使能引腳。當RE為低電平時，RO輸出；當RE為高電平時，RO處于高阻狀態。·DE（driveroutputenable）：發送器輸出使能引腳。當DE引腳為高電平時，發送器引腳A和B輸出；當DE引腳為低電平時，引腳A和B處于高阻狀態。·DI（driverinput）：發送器輸入引腳。當DI為低電平時，引腳A為低電平，引腳B為高電平；當DI為高電平時，引腳A為高電平，引腳B為低電平。·A（noninvertingreceiverinputandnoninvertingdriveoutput）：接收器輸入/發送器輸出“＋”引腳。·B（invertingreceiverinputandinvertingdriveoutput）：接收器輸入/發送器輸出“－”引腳。·VCC：芯片供電電源。·GND：芯片供電電源地。04MAX485芯片采用半雙工方式進行多個RS-485接口通信時，電路連接簡單，只需要將各個接口的“+”端與“+”端相連、“-”端與“-”端相連，電路如圖10-18（b）所示。連接的兩條線就是RS-485的“物理總線”。這些相互連接的RS-485接口物理地位完全平等，在邏輯上取一個為主機，其他的為從機。在通信時，同樣采用主機呼叫，從機應答的方式。MAX489是14引腳雙列直插式芯片，單一＋5V供電，支持全雙工通信方式，接收和發送速率為0.25Mbps，最多可連接的標準節點數為32個。MAX489的引腳信號及接口電路如圖10-19所示。04·RO：接收器輸出引腳。當引腳A的電壓高于引腳B的電壓200mV時，RO引腳輸出高電平；當引腳A的電壓低于引腳B的電壓200mV時，RO引腳輸出低電平。·RE：接收器輸出使能引腳。當RE為低電平時，RO輸出；當RE為高電平時，RO處于高阻狀態。·DE：發送器輸出使能引腳。當DE引腳為高電平時，發送器引腳Y和Z輸出；當DE引腳為低電平時，引腳Y和Z處于高阻狀態。·DI：發送器輸入引腳。當DI為低電平時，引腳Y為低電平，引腳Z為高電平；當DI為高電平時，引腳Y為高電平，引腳Z為低電平。·Y（noninvertingdriveoutput）：發送器輸出“＋”引腳。·Z（invertingdriveoutput）：發送器輸出“－”引腳。·A（noninvertingreceiverinput）：接收器輸入“＋”引腳。·B（invertingreceiverinput）：接收器輸入“－”引腳。·VCC：芯片供電電源。·GND：芯片供電電源地。·NC（noconnect）空腳，內部沒有連接．CONTNTS10.5單片機與PC機通信的接口電路05利用PC機配置的異步通信適配器，可以很方便地完成PC機與單片機的數據通信。PC機與8051單片機最簡單的連接是零調制3線經濟型，這是進行全雙工通信所必須的最少數目的線路。要完成PC機與單片機的數據通信．必須進行電平轉換，MAX232單芯片就可以實現8051單片機與PC機的RS-232C之間的電平轉換。RS-232接口是1970年由美國電子工業協會（EIA）聯合貝爾系統、調制解調器廠家及計算機終端生產廠家共同制定的用于串行通訊的標準。它的全名是“數據終端設備（DTE）和數據通訊設備（DCE）之間串行二進制數據交換接口技術標準”該標準規定采用一個25個腳的DB25連接器，對連接器的每個引腳的信號內容加以規定，還對各種信號的電平加以規定。DB25的串口一般只用到的管腳只有2（RXD）、3（TXD）、7（GND）這三個。隨著設備的不斷改進，現在DB25針很少看到了，代替它的是DB9的接口，DB9所用到的管腳比DB25有所變化，是2（RXD）、3（TXD）、5（GND）這三個。被廣泛用于計算機的串行接口（COM1、COM2等）與單片機或其它終端之間的近地連接。因此現在都把RS232接口叫做DB9。該標準在數據傳輸速率20Kbps時，最長的通信距離為15米。由于RS232接口標準出現較早，難免有不足之處，主要有以下四點：05接口的信號電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因為與TTL電平不兼容故需使用電平轉換電路方能與TTL電路連接。傳輸速率較低，在異步傳輸時，波特率為20Kbps；因此在“南方的老樹51CPLD開發板”中，綜合程序波特率只能采用19200bps，也是這個原因。接口使用一根信號線和一根信號返回線而構成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。傳輸距離有限，最大傳輸距離標準值為50英尺，實際上也只能用在50米左右。8051系列單片機上有UART(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter通用異步接收/發送)用于串行通信，發送數據時由TXD（P3.1）端送出，接收數據時由RXD(P3.0)端輸入。單片機內部有兩個數據傳輸緩沖器SBUF，一個作為發送，一個作為接收。UART是可編程的全雙工串行口，短距離單片機之間通行可以直接互聯，使用接口芯片MAX232可以接成RS-232接口與計算機COM口進行通行。圖10-20是單片機常用的RS-232接口電路原路。05CONTNTS10.6常用的串行總線接口簡介061.I2C（InterIntegratedCircuit）I2C總線是Philips公司推出的芯片間串行傳輸總線。它用兩根線實現數據傳送，可以極為方便地構成多機系統和外圍器件擴展系統。I2C總線是二線制，采用器件地址的硬件設置方法，通過軟件尋址完全避免了器件的片選線尋址方法，從而使硬件系統具有簡單靈活的擴展方法。I2C總線簡單，結構緊湊，易于實現模塊化和標準化。I2C總線傳送速率主要有兩種：一種是標準S模式（100Kb/s），另一種是快速F模式（400Kb/s）。2.SPISPI總線是Motorola公司提出的一種同步串行外設接口。允許MCU與各種外圍設備以同步串行方式進行通信。其外圍設備種類繁多：最簡單的TTL移位寄存器到復雜的LCD顯示驅動器、網絡控制器等。SPI總線是三線制，可直接與多種標準外圍器件直接接口，在SPI從設備較少而沒有總線擴展能力的單片機系統中使用特別方便。即使在有總線擴展能力的系統中采用SPI設備也可以簡化電路設計，省掉很多常規電路中的接口器件，從而提高了設計的可靠性。063.MicrowareMicroware總線是NS公司提出的串行同步雙工通信接口，用于8位COP800系列單片機和16位HPC系列單片機。Microware總線是三線制，由一根數據輸出（SO）線、一根數據輸入（SI）線和一根時鐘（SK）線組成。所有從器件的時鐘線連接到同一根SK線上，主器件向SK線發送時鐘脈沖信號，從器件在時鐘信號的同步沿輸出/輸入數據。主器件的數據輸出線SO和所有從器件的數據輸入線相接，從器件的數據輸出線都接到主器件的數據輸入線SI上。4.單總線（1-wire）1-wire總線是Dallas公司研制開發的一種協議，用于便攜式儀表和現場監控系統。1-wire總線是利用一根線實現雙向通信，由一個總線主節點、一個或多個從節點組成系統，通過一根信號線對從芯片進行數據的讀取。每一個符合1-wire協議的從芯片都有一個唯一的地址，包括8位分類碼、48位的序列號和8位CRC代碼。主芯片對各個從芯片的尋找依據這64位的不同來進行。單總線節省I/O引腳資源、結構簡單、成本低廉、便于總線擴展和維護。065.USB（UniversalSerialBus）USB總線是Compaq、Intel、Microsoft、NEC等公司聯合制定的一種計算機串行通信協議。USB比較于其他傳統接口的一個優勢是即插即用的實現，即插即用（Plug-and-Play）也稱為熱插拔（HotPlugging）。數據傳輸速度快，USB1.1接口的最高傳輸率可達12Mb/s；USB2.0接口的最高傳輸率可達480Mb/s。擴展方便，使用USBHub擴展，可以連接127個USB設備，連接的方式十分靈活。6.CAN（ControllerAreaNetwork）CAN總線是德國Bosch公司最先提出的多主機局域網，是國際上應用最廣泛的現場總線之一。最初，CAN被設計作為汽車環境中的微控制器通信，在車載各電子控制裝置ECU之間交換信息，形成汽車電子控制網絡。比如：發動機管理系統、變速箱控制器、儀表裝備。在由CAN總線構成的單一網絡中，理論上可以掛接無數個節點。實際應用中，節點數目受網絡硬件的電氣特性所限制。CAN可提供高達1Mbit/s的數據傳輸速率，這使實時控制變得非常容易。另外，硬件的錯誤檢定特性也增強了CAN的抗電磁干擾能力。當信號傳輸距離達到10km時，CAN仍可提供高達50Kbit/s的數據傳輸速率。CONTNTS10.7

實踐訓練—單片機與單片機之間的串行通信07一個單片機的功能是有限的，將數個乃至