串行通信的初步認(rèn)識

發(fā)布時間:2024-02-16
通信按照基本類型可以分為并行通信和串行通信。并行通信時數(shù)據(jù)的各個位同時傳送,可以實現(xiàn)字節(jié)為單位通信,但是因為通信線多占用資源多,成本高。比如我們前邊用到的p0=0xfe;一次給p0的8個io口分別賦值,同時進(jìn)行信號輸出,類似于有8個車道同時可以過去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,一次只能一輛車過去,如果一個0xfe這樣一個字節(jié)的數(shù)據(jù)要傳輸過去的話,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)送完一個字節(jié)。
在我們的stc89c52上,有兩個引腳,是專門用來做uart串口通信的,一個是p3.0一個是p3.1,還分別有另外的名字叫做rxd和txd,這兩個引腳是專門用來進(jìn)行uart通信的,如果我們兩個單片機進(jìn)行uart串口通信的話,那基本的演示圖如圖1所示。
圖1單片機之間uart通信示意圖
圖中,gnd表示單片機系統(tǒng)電源的參考地,txd是串行發(fā)送引腳,rxd是串行接收引腳。兩個單片機之間要通信,首先電源基準(zhǔn)得一樣,所以我們要把兩個單片機的gnd相互連起來,然后單片機1的txd引腳接到單片機2的rxd引腳上,即此路為單片機1發(fā)送而單片機2接收的通道,單片機1的rxd引腳接到單片機2的txd引腳上,即此路為單片機2發(fā)送而單片機2接收的通道。這個示意圖就體現(xiàn)了兩個單片機各自收發(fā)信息的過程。
當(dāng)單片機1想給單片機2發(fā)送數(shù)據(jù)時,比如發(fā)送一個0xe4這個數(shù)據(jù),用二進(jìn)制形式表示就是0b11100100,在uart通信過程中,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)一段時間,發(fā)送一位0,然后繼續(xù)拉低,再持續(xù)一段時間,又發(fā)送了一位0,然后拉高電平,持續(xù)一段時間,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問題,就是持續(xù)的這“一段時間”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)時間=1/baud。在通信之前,單片機1和單片機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)雙方才能正常實現(xiàn)通信,這一點大家一定要記清楚。
約定好速度后,我們還要考慮第二個問題,數(shù)據(jù)什么時候是起始,什么時候是結(jié)束呢?不管是提前接收還是延遲接收,數(shù)據(jù)都會接收錯誤。在uart串行通信的時候,一個字節(jié)是8位,規(guī)定當(dāng)沒有通信信號發(fā)生時,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。這樣本來要發(fā)送一個字節(jié)8位數(shù)據(jù),而實際上我們一共發(fā)送了10位,多出來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,一旦檢測到來了一位低電平,那就知道了要開始準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)了,接收到8位數(shù)據(jù)位后,然后檢測到停止位,再準(zhǔn)備下一個數(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,實際上是一個時域示意圖,就是信號隨著時間變化的對應(yīng)關(guān)系。比如在單片機的發(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)位的切換時間就是波特率分之一秒,如果能夠理解時域的概念,后邊很多通信的時序圖就很容易理解了。
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