第六章通信接口

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1、河北工程大学河北工程大学 自动化与电气工程系自动化与电气工程系1第六章第六章 智能化测量控制仪表的通信接口智能化测量控制仪表的通信接口 在自动化测量和控制系统中，各台仪表之在自动化测量和控制系统中，各台仪表之间需要不断地进行各种信息的交换和传输。间需要不断地进行各种信息的交换和传输。 而信息的交换是通过仪表的通信接口进行而信息的交换是通过仪表的通信接口进行的。的。 本章的重点是本章的重点是单片机内部的单片机内部的UART串行口串行口以以及及RS232接口接口。河北工程大学河北工程大学 自动化与电气工程系自动化与电气工程系26.1 串行通信通信接口串行通信通信接口6.1.1 RS6.1.1 RS

2、232C232C标准标准 RS-232CRS-232C是是EIAEIA（美国电子工业协会）（美国电子工业协会）19691969年修订年修订RS-232CRS-232C标准。标准。RS-232CRS-232C定义了数据终端定义了数据终端设备（设备（DTEDTE）与数据通信设备（）与数据通信设备（DCEDCE）之间的物）之间的物理接口标准。它还包括按位传送的电气指标。理接口标准。它还包括按位传送的电气指标。河北工程大学河北工程大学 自动化与电气工程系自动化与电气工程系36.1 串行通信通信接口串行通信通信接口起 始位D0D1D2D4D3D5D6D7X标志停止位检验位图6.1 RS232C数据格式

3、RS-232CRS-232C是数据格式如下所示。是数据格式如下所示。 在电气性能方面，采用负逻辑，逻辑在电气性能方面，采用负逻辑，逻辑“1”1”电平在电平在-15-15-5V-5V范围内，逻辑范围内，逻辑“0”0”在在5 515V15V范围内。范围内。河北工程大学河北工程大学 自动化与电气工程系自动化与电气工程系46.1 串行通信通信接口串行通信通信接口 RS232C的逻辑电平与的逻辑电平与TTL电平不兼容，为电平不兼容，为了与了与TTL的单片机器件连接，必须进行电平转换。的单片机器件连接，必须进行电平转换。 目前常用的目前常用的RS232c收发器是收发器是MAX232系列。系列。图图6.2

4、MAX232引脚引脚河北工程大学河北工程大学 自动化与电气工程系自动化与电气工程系56.1 串行通信通信接口串行通信通信接口图图6.3 典型应用电路典型应用电路河北工程大学河北工程大学 自动化与电气工程系自动化与电气工程系66.1 串行通信通信接口串行通信通信接口机械特性机械特性 RS-232CRS-232C接口规定使用接口规定使用2525针连接器，连接器的尺针连接器，连接器的尺寸及每个插针的排列位置都有明确的定义。寸及每个插针的排列位置都有明确的定义。河北工程大学河北工程大学 自动化与电气工程系自动化与电气工程系7分类符号名称引脚说明地线 机架保护地（屏蔽地）1 信号地（公共地）7 数据信号

5、线TXD数据发送线2在无数据信息传输或收/发信息间隔期，RXD/TXD电平为1。辅助信道传输速率较主信道低。其余同RXD数据接收线3TXD辅助信道数据发送线14RXD辅助信道数据接收线16定时信号线 DCE发送信号定时15指示被传输的每个bit信息的中心位置 DCE接收信号定时17 DTE发送信号定时24 控制线RTS请求发送4DTE发给DCECTS允许发送5DCE发给DTEDSRDCE装置就绪6 DTRDTE装置就绪20DTE发给DCEDCD接收信号（载波）检测8DTE收到满足标准的信号时置位 振铃指示22由DCE收到振铃时置位 信号质量检测21由DCE根据数据信息是否有错而置位/复位 数据

6、信号速率选择23指定两种传输速率中的一种RTS辅助信道请求发送19 CTS辅助信道允许发送13RCD辅助信道接收检测12备用线 9未定义，保留供DCE装置测试使用 10 11 18 25表表6.1 RS232C信号线及其在信号线及其在DB-25的针脚号的针脚号6.1 串行通信通信接口串行通信通信接口河北工程大学河北工程大学 自动化与电气工程系自动化与电气工程系86.1 串行通信通信接口串行通信通信接口河北工程大学河北工程大学 自动化与电气工程系自动化与电气工程系9（a）（b）图6.3 通信系统结构6.1 串行通信通信接口串行通信通信接口河北工程大学河北工程大学 自动化与电气工程系自动化与电气工

7、程系106.1 串行通信通信接口串行通信通信接口6.1.2 6.1.2 串行通信方式串行通信方式1 1、同步通信同步通信 在同步通信中，串行数据的输出前，发送和接收移位寄在同步通信中，串行数据的输出前，发送和接收移位寄存器必须同步初始化，即在传输过程中，发送与接收应保持存器必须同步初始化，即在传输过程中，发送与接收应保持一致。一致。 外同步外同步 自同步自同步河北工程大学河北工程大学 自动化与电气工程系自动化与电气工程系116.1 串行通信通信接口串行通信通信接口2 2、异步通信、异步通信 异步通信异步通信是指通信的是指通信的发送与接收设备使用各自发送与接收设备使用各自的时钟的时钟控制数据的发

8、送和接收过程。为使双方的收控制数据的发送和接收过程。为使双方的收发协调，要求发送和接收设备的时钟尽可能一致发协调，要求发送和接收设备的时钟尽可能一致。 河北工程大学河北工程大学 自动化与电气工程系自动化与电气工程系12 异步通信是以字符（构成的帧）为单位进行异步通信是以字符（构成的帧）为单位进行传输，字符与字符之间的间隙（时间间隔）是任传输，字符与字符之间的间隙（时间间隔）是任意的，但每个字符中的各位是以固定的时间传送意的，但每个字符中的各位是以固定的时间传送的，即字符之间是异步的（字符之间不一定有的，即字符之间是异步的（字符之间不一定有“位间隔位间隔”的整数倍的关系），但同一字符内的的整数倍

9、的关系），但同一字符内的各位是同步的（各位之间的距离均为各位是同步的（各位之间的距离均为“位间隔位间隔”的整数倍）。的整数倍）。6.1 串行通信通信接口串行通信通信接口河北工程大学河北工程大学 自动化与电气工程系自动化与电气工程系136.1 串行通信通信接口串行通信通信接口异步通信的数据格式异步通信的数据格式 ：异步通信的特点异步通信的特点：不要求收发双方时钟的严格一：不要求收发双方时钟的严格一致，实现容易，设备开销较小，但每个字符要附致，实现容易，设备开销较小，但每个字符要附加加2 23 3位用于起止位，各帧之间还有间隔，因此位用于起止位，各帧之间还有间隔，因此传输效率不高传输效率不高。河北

10、工程大学河北工程大学 自动化与电气工程系自动化与电气工程系146.2 串行通信的实现串行通信的实现补：补： 80C51的串行口的串行口 单片机单片机有两个物理上独立的接收、发送缓冲器有两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUFSBUF，它们占用同一地址，它们占用同一地址99H 99H ；接收器是双缓冲结；接收器是双缓冲结构构 ；发送缓冲器，因为发送时；发送缓冲器，因为发送时CPUCPU是主动的，不会是主动的，不会产生重叠错误。产生重叠错误。 河北工程大学河北工程大学 自动化与电气工程系自动化与电气工程系15 SCON SCON 是一个特殊功能寄存器，用以设定串行口是一个特殊功能寄存器，用以设定串

11、行口的工作方式、接收的工作方式、接收/ /发送控制以及设置状态标志：发送控制以及设置状态标志： 80C51串行口的控制寄存器串行口的控制寄存器 SM0SM0和和SM1SM1为工作方式选择位，可选择四种工作方式：为工作方式选择位，可选择四种工作方式： 6.2 串行通信的实现串行通信的实现河北工程大学河北工程大学 自动化与电气工程系自动化与电气工程系166.2 串行通信的实现串行通信的实现SM2SM2，多机通信控制位，主要用于方式，多机通信控制位，主要用于方式2 2和方式和方式3 3。当接收机的当接收机的SM2=1SM2=1时可以利用收到的时可以利用收到的RB8RB8来控制是否激来控制是否激活活R