!!!串口通信原理

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串口通訊對單片機(jī)而言意義重大，且其所需電纜線少，接線簡單，所以廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)距離傳輸中。

在串行通信中，數(shù)據(jù)通常是在兩個站之間傳送，按照數(shù)據(jù)在通信線路上的傳送方向可分為3種基本的傳送方式：單工、半雙工和全雙工，如圖11-4所示。

單工通信使用一根導(dǎo)線，信號的傳送方和接收方有明確的方向性。也就是說，通信只在一個方向上進(jìn)行。

若使用同一根傳輸線既作為接收線路又作為發(fā)送線路，雖然數(shù)據(jù)可以在兩個方向上傳送，但通信雙方不能同時收發(fā)數(shù)據(jù)，這樣的傳送方式稱為半雙工。采用半雙工方式時，通信系統(tǒng)每一端的發(fā)送器和接收器，通過收發(fā)開關(guān)分時轉(zhuǎn)接到通信線上，進(jìn)行方向的切換。

當(dāng)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，分別由兩根不同的傳輸線傳送時，通信雙方都能在同一時刻進(jìn)行發(fā)送和接收操作，這樣的傳送方式就是全雙工。在全雙工方式下，通信系統(tǒng)的每一端都設(shè)置了發(fā)送器和接收器，因此，能控制數(shù)據(jù)同時在兩個方向上傳輸。全雙工方式無須進(jìn)行方向的切換。

串行通信可分為兩種類型，一種是同步通信，另一種是異步通信。采用同步通信時，將所有字符組成一個組，這樣，字符可以一個接一個地傳輸，但是，在每組信息的開始要加上同步字符，在沒有信息要傳輸時，填上空字符，因為同步傳輸不允許有空隙。采用異步通信時，兩個字符之間的傳輸間隔是任意的，所以，每個字符的前后都要用一些數(shù)據(jù)位來作為分隔位。比較起來，在傳輸率相同時，同步通信方式下的信息有效率要比異步方式高，因為同步方式的非數(shù)據(jù)信息比例比較小。但是，從另一方面看，同步方式要求進(jìn)行信息傳輸?shù)碾p方必須用同一個時鐘進(jìn)行協(xié)調(diào)，正是這個時鐘確定了同步串行傳輸過程中每一個信息位的位置。這樣一來，如果采用同步方式，那么，在傳輸數(shù)據(jù)的同時，還必須傳輸時鐘信號。而在異步方式下，接收方的時鐘頻率和發(fā)送方的時鐘頻率不必完全一樣，而只要比較相近，即不超過一定的允許范圍就行了。在數(shù)據(jù)傳輸中，較為廣泛采用的是異步通信，異步通信的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式如圖11-5所示。

從圖11-5所列格式可以看出，異步通信的特點是一個字符一個字符地傳輸，并且每個字符的傳送總是以起始位開始，以停止位結(jié)束，字符之間沒有固定的時間間隔要求。每一次有一個起始位，緊接著是5~8個的數(shù)據(jù)位，再后為校驗位，可以是奇檢驗，也可以是偶校驗，也可不設(shè)置，最后是1比特，或1比特半，或2比特的停止位，停止位后面是不定長度的空閑位。停止位和空閑位都規(guī)定為高電平，這樣就保證起始位開始處一定有一個下降沿，以此標(biāo)識開始傳送數(shù)據(jù)。

RS232與RS485

PLC各型主機(jī)均內(nèi)建2個通信接口的標(biāo)準(zhǔn)配置，即一個RS232和一個RS485通信接口，其RS232接口主要用于上下載程序或用來與上位機(jī)、觸摸屏通信，而RS485接口主要用于組建使用RS485協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)通信控制。

1．RS232接口

RS232-C接口連接器一般使用型號為DB-9的9芯插頭座，只需3條接口線，即"發(fā)送數(shù)據(jù)"、"接收數(shù)據(jù)"和"信號地"即可傳輸數(shù)據(jù)，其9個引腳的定義如圖11-3所示。

在RS232的規(guī)范中，電壓值在+3V~+15V（一般使用+6V）稱為"0"或"ON"。電壓在-3V~-15V（一般使用-6V）稱為"1"或"OFF"；計算機(jī)上的RS232"高電位"約為9V，而"低電位"則約為-9V。

RS232為全雙工工作模式，其信號的電壓是參考地線而得到的，可以同時進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送和接收。在實際應(yīng)用中采用RS232接口，信號的傳輸距離可以達(dá)到 15m。不過RS232只具有單站功能，即一對一通信。

2．RS485接口

RS485采用正負(fù)兩根信號線作為傳輸線路。兩線間的電壓差為+2V~6V表示邏輯"1"：兩線間的電壓差為-2V~6V表示邏輯"0"。

RS485為半雙工工作模式，其信號由正負(fù)兩條線路信號準(zhǔn)位相減而得，是差分輸入方式，抗共模干擾能力強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好；實際應(yīng)用中其傳輸距離可達(dá)1200米。RS485具有多站能力，即一對多的主從通信。

以下對串口通信中一些需要注意的地方作一點說明：
     1、波特率選擇
     波特率（Boud Rate）就是在串口通信中每秒能夠發(fā)送的位數(shù)（bits/second）。MSC-     51串行端口在四種工作模式下有不同的波特率計算方法。（在選擇波特率的時候需要考慮兩點：首先，系統(tǒng)需要的通信速率。這要根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)作特點，確定通信的頻率范圍。然后考慮通信時鐘誤差。使用同一晶振頻率在選擇不同的通信速率時通信時鐘誤差會有很大差別。為了通信的穩(wěn)定，我們應(yīng)該盡量選擇時鐘誤差最小的頻率進(jìn)行通信。）

     2、通信協(xié)議的使用

     通信協(xié)議是通信設(shè)備在通信前的約定。單片機(jī)、計算機(jī)有了協(xié)議這種約定，通信雙方才能明白對方的意圖，以進(jìn)行下一步動作。

     3、硬件連接
    進(jìn)行串行通訊時要滿足一定的條件，比如計算機(jī)的串口是RS232電平的，而單片機(jī)的串口是TTL電平的，兩者之間必須有一個電平轉(zhuǎn)換電路。

  4、通信數(shù)據(jù)顯示

為了能夠在計算機(jī)端看到單片機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)，我們必須借助一個WINDOWS軟件進(jìn)行觀察，這里利用如下圖標(biāo)的一個免費(fèi)計算機(jī)串口調(diào)試軟件(串口調(diào)試助手)來觀察。