輕松學PIC之RS232串口通信篇

　　大家是否覺得這樣一個單片機系統(tǒng)似乎缺少點什么呢？不錯，本期我們將介紹單片機與電腦通訊，使單片機與PC 機能夠聯(lián)機工作。

　　單片機除了需要控制外圍器件完成特定的功能外，在很多應用中還要完成單片機和單片機之間、單片機和外圍器件之間，以及單片機和微機之間的數(shù)據(jù)交換和指令的傳輸，這就是單片機的通信。單片機的通信方式可以分為并行通信和串行通信。并行方式傳送一個字節(jié)的數(shù)據(jù)至少需要8 條數(shù)據(jù)線。

　　一般來講單片機與打印機等外圍設備連接時，除8條數(shù)據(jù)線外，還要狀態(tài)、應答等控制線，當傳送距離過遠時電線要求過多，成本會增加很多。單片機的串行通信方法較為多樣，傳統(tǒng)的串行通信方式是通過單片機自帶的串行口進行RS232 方式的通信。

　　串行通信是以一位數(shù)據(jù)線傳送數(shù)據(jù)的位信號，即使加上幾條通信聯(lián)絡控制線，也比并行通信用的線少。

　　因此，串行通信適合遠距離數(shù)據(jù)傳送，如大型主機與其遠程終端之間，處于兩地的計算機之間，采用串行通信就非常經(jīng)濟。

　　串行通信又分為異步傳送和同步傳送兩種基本方式。

　　異步通訊：異步通信傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式一般由1個起始位、7 個或8 個數(shù)據(jù)位、1 到2 個停止位和一個校驗位組成。它用一個起始位表示字符的開始，用停止位表示字符的結(jié)束。其每幀的格式如圖1 所示。

　　在一幀格式中，先是一個起始位0，然后是8個數(shù)據(jù)位，規(guī)定低位在前，高位在后，接下來是奇偶校驗位（可以省略），最后是停止位1。用這種格式表示字符，則字符可以一個接一個地傳送。

　　在異步通訊中，通信雙方采用獨立的時鐘，起始位觸發(fā)雙方同步時鐘。在異步通信中CPU 與外設之間必須有幾項約定，即每一幀位數(shù)，字符格式和波特率。字符格式的規(guī)定是雙方能夠在對同一種0 和1 的數(shù)據(jù)串理解成同一種意義。原則上字符格式可以由通訊的雙方自由制定，但從通用、方便的角度出發(fā)，一般還是使用一些標準為好，如采用ASCII 標準。

　　同步通訊：在同步通訊中所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式是由多個數(shù)據(jù)組成，每幀有一個或兩個同步字符作為起始位以觸發(fā)同步時鐘開始發(fā)送或接收。同步通訊數(shù)據(jù)幀格式如圖2 所示。在異步通信中，每個字符要用起始位和停止位作為字符開始和結(jié)束的標志，占用了時間，所以在數(shù)據(jù)塊傳遞時。波特率指每秒送多少個0 或1，由于包含起始位，停止位等，實際傳送數(shù)據(jù)每秒多少字節(jié)總比波特率的1/8 少。為了提高速度，常去掉這些標志，采用同步傳送。由于數(shù)據(jù)塊傳遞開始要用同步字符來指示，同時要求由時鐘來實現(xiàn)發(fā)送端與接收端之間的同步，故硬件較復雜。同步傳輸方式比異步傳輸方式速度快，這是它的優(yōu)勢。但同步傳輸方式也有其缺點，即它必須要用一個時鐘來協(xié)調(diào)收發(fā)器的工作，所以它的設備也較復雜。

　　現(xiàn)在我們將用一個實例來剖析一下它到底是如何控制數(shù)據(jù)收發(fā)的，單片機串口將接收PC 機發(fā)送的數(shù)據(jù)，同時點亮相應的發(fā)光管做指示。

　　首先，我們來看一下這個實例所涉及到的理論基礎知識。PIC 單片機有全雙工的串行通訊口，所以單片機和電腦之間可以方便地進行串口通訊。進行串行通訊時要滿足一定的條件，比如電腦的串口是RS232 電平（邏輯擺幅大，邏輯1 為-3 ～ -15V，邏輯0 為+3 ～ +15V），而單片機的串口是TTL 電平（邏輯擺幅小邏輯1 為>2.4V, 邏輯0 為0.4V），兩者之間必須有一個電平轉(zhuǎn)換電路，我們采用了專用芯片MAX232 進行轉(zhuǎn)換，雖然也可以用幾個三極管進行模擬轉(zhuǎn)換，但是還是用專用芯片更簡單可靠。

　　MAX232 芯片是MAXIM 公司生產(chǎn)的、包含兩路收發(fā)和電荷泵升壓電路，外部引腳和內(nèi)部電路如圖3所示：