串行通信的初步認(rèn)識(shí)
通信按照基本類型可以分為并行通信和串行通信。并行通信時(shí)數(shù)據(jù)的各個(gè)位同時(shí)傳送，可以實(shí)現(xiàn)字節(jié)為單位通信，但是因?yàn)橥ㄐ啪多占用資源多，成本高。比如我們前邊用到的P0 = 0xfe;一次給P0的8個(gè)IO口分別賦值，同時(shí)進(jìn)行信號(hào)輸出，類似于有8個(gè)車道同時(shí)可以過(guò)去8輛車一樣，這種形式就是并行的，我們習(xí)慣上還稱P0、P1、P2和P3為51單片機(jī)的4組并行總線。
而串行通信，就如同一條車道，一次只能一輛車過(guò)去，如果一個(gè)0xfe這樣一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)要傳輸過(guò)去的話，假如低位在前高位在后，那發(fā)送方式就是0-1-1-1-1-1-1-1-1，一位一位的發(fā)送出去的，要發(fā)送8次才能發(fā)送完一個(gè)字節(jié)。
在我們的STC89C52上，有兩個(gè)引腳，是專門用來(lái)做UART串口通信的，一個(gè)是P3.0一個(gè)是P3.1，還分別有另外的名字叫做RXD和TXD，這兩個(gè)引腳是專門用來(lái)進(jìn)行UART通信的，如果我們兩個(gè)單片機(jī)進(jìn)行UART串口通信的話，那基本的演示圖如圖1所示。
圖1 單片機(jī)之間UART通信示意圖
圖中，GND表示單片機(jī)系統(tǒng)電源的參考地，TXD是串行發(fā)送引腳，RXD是串行接收引腳。兩個(gè)單片機(jī)之間要通信，首先電源基準(zhǔn)得一樣，所以我們要把兩個(gè)單片機(jī)的GND相互連起來(lái)，然后單片機(jī)1的TXD引腳接到單片機(jī)2的RXD引腳上，即此路為單片機(jī)1發(fā)送而單片機(jī)2接收的通道，單片機(jī)1的RXD引腳接到單片機(jī)2的TXD引腳上，即此路為單片機(jī)2發(fā)送而單片機(jī)2接收的通道。這個(gè)示意圖就體現(xiàn)了兩個(gè)單片機(jī)各自收發(fā)信息的過(guò)程。
當(dāng)單片機(jī)1想給單片機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，比如發(fā)送一個(gè)0xE4這個(gè)數(shù)據(jù)，用二進(jìn)制形式表示就是0b11100100，在UART通信過(guò)程中，是低位先發(fā)，高位后發(fā)的原則，那么就讓TXD首先拉低電平，持續(xù)一段時(shí)間，發(fā)送一位0，然后繼續(xù)拉低，再持續(xù)一段時(shí)間，又發(fā)送了一位0，然后拉高電平，持續(xù)一段時(shí)間，發(fā)了一位1......一直到把8位二進(jìn)制數(shù)字0b11100100全部發(fā)送完畢。這里就牽扯到了一個(gè)問(wèn)題，就是持續(xù)的這“一段時(shí)間”到底是多久？從這里引入我們通信中的另外重要概念——波特率，也叫做比特率。
波特率就是發(fā)送一位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的速率，習(xí)慣上用baud表示，即我們發(fā)送一位數(shù)據(jù)的持續(xù)時(shí)間=1/baud。在通信之前，單片機(jī)1和單片機(jī)2首先都要明確的約定好他們之間的通信波特率，必須保持一致，收發(fā)雙方才能正常實(shí)現(xiàn)通信，這一點(diǎn)大家一定要記清楚。
約定好速度后，我們還要考慮第二個(gè)問(wèn)題，數(shù)據(jù)什么時(shí)候是起始，什么時(shí)候是結(jié)束呢？不管是提前接收還是延遲接收，數(shù)據(jù)都會(huì)接收錯(cuò)誤。在UART串行通信的時(shí)候，一個(gè)字節(jié)是8位，規(guī)定當(dāng)沒(méi)有通信信號(hào)發(fā)生時(shí)，通信線路保持高電平，當(dāng)要發(fā)送數(shù)據(jù)之前，先發(fā)一位0表示起始位，然后發(fā)送8位數(shù)據(jù)位，數(shù)據(jù)位是先低后高的順序，數(shù)據(jù)位發(fā)完后再發(fā)一位1表示停止位。這樣本來(lái)要發(fā)送一個(gè)字節(jié)8位數(shù)據(jù)，而實(shí)際上我們一共發(fā)送了10位，多出來(lái)的兩位其中一位起始位，一位停止位。而接收方呢，原本一直保持的高電平，一旦檢測(cè)到來(lái)了一位低電平，那就知道了要開(kāi)始準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)了，接收到8位數(shù)據(jù)位后，然后檢測(cè)到停止位，再準(zhǔn)備下一個(gè)數(shù)據(jù)的接收了。我們圖示看一下，如圖2所示。
圖2 串口數(shù)據(jù)發(fā)送示意圖
像我們的圖2串口數(shù)據(jù)發(fā)送示意圖，實(shí)際上是一個(gè)時(shí)域示意圖，就是信號(hào)隨著時(shí)間變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系。比如在單片機(jī)的發(fā)送引腳上，左邊的是先發(fā)生的，右邊的是后發(fā)生的，數(shù)據(jù)位的切換時(shí)間就是波特率分之一秒，如果能夠理解時(shí)域的概念，后邊很多通信的時(shí)序圖就很容易理解了。
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2018-05-08
