單片機串口通訊的概念及接口電路

隨著(zhù)計算機系統的應用和微機網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展，通信功能越來(lái)越顯的重要。這里所說(shuō)的通信是只計算機與外界的信息交換。因此，通信既包括計算機與外部設備之間，也包括計算機和計算機之間的信息交換。由于串行通信是在一根傳輸線(xiàn)上一位一位的傳送信息，所用的傳輸線(xiàn)少，并且可以借助現成的電話(huà)網(wǎng)進(jìn)行信息傳送，因此，特別適合于遠距離傳輸。對于那些與計算機相距不遠的人－機交換設備和串行存儲的外部設備如終端、打印機、邏輯分析儀、磁盤(pán)等，采用串行方式交換數據也很普遍。在實(shí)時(shí)控制和管理方面，采用多臺微機處理機組成分級分布控制系統中，各CPU之間的通信一般都是串行方式。所以串行接口是微機應用系統常用的接口。

許多外設和計算機按串行方式進(jìn)行通信，這里所說(shuō)的串行方式，是指外設與接口電路之間的信息傳送方式，實(shí)際上，CPU與接口之間仍按并行方式工作。

1　串行通信的概念

圖1-1

所謂“串行通信”是指外設和計算機間使用一根數據信號線(xiàn)(另外需要地線(xiàn),可能還需要控制線(xiàn)),數據在一根數據信號線(xiàn)上一位一位地進(jìn)行傳輸，每一位數據都占據一個(gè)固定的時(shí)間長(cháng)度。如圖1-1所示。這種通信方式使用的數據線(xiàn)少，在遠距離通信中可以節約通信成本，當然，其傳輸速度比并行傳輸慢。

由于CPU與接口之間按并行方式傳輸，接口與外設之間按串行方式傳輸，因此，在串行接口中，必須要有“接收移位寄存器”（串→并）和“發(fā)送移位寄存器”（并→串）。典型的串行接口的結構如1-2所示。

圖1-2

在數據輸入過(guò)程中，數據1位1位地從外設進(jìn)入接口的“接收移位寄存器”，當“接收移位寄存器”中已接收完1個(gè)字符的各位后，數據就從“接收移位寄存器”進(jìn)入“數據輸入寄存器”。CPU從“數據輸入寄存器”中讀取接收到的字符。（并行讀取，即D7~D0同時(shí)被讀至累加器中）?！敖邮找莆患拇嫫鳌钡囊莆凰俣扔伞敖邮諘r(shí)鐘”確定。

在數據輸出過(guò)程中，CPU把要輸出的字符（并行地）送入“數據輸出寄存器”，“數據輸出寄存器”的內容傳輸到“發(fā)送移位寄存器”，然后由“發(fā)送移位寄存器”移位，把數據1位1位地送到外設?！鞍l(fā)送移位寄存器”的移位速度由“發(fā)送時(shí)鐘”確定。

接口中的“控制寄存器”用來(lái)容納CPU送給此接口的各種控制信息，這些控制信息決定接口的工作方式。

“狀態(tài)寄存器”的各位稱(chēng)為“狀態(tài)位”，每一個(gè)狀態(tài)位都可以用來(lái)指示數據傳輸過(guò)程中的狀態(tài)或某種錯誤。例如，用狀態(tài)寄存器的D5位為“1”表示“數據輸出寄存器”空，用D0位表示“數據輸入寄存器滿(mǎn)”，用D2位表示“奇偶檢驗錯”等。

能夠完成上述“串<- ->并”轉換功能的電路，通常稱(chēng)為“通用異步收發(fā)器”（UART：Universal Asynchronous Receiver and Transmitter）,典型的芯片有：Intel 8250/8251,16550