51单片机 03

1. 什么是UART通用异步收发器 可以实现与外界设备进行异步通信 。UART是全双工、 串行、 异步。2. UART传输数据顺序LSB先行原则 先发送数据低位以0xF6为例 MSB 1111 0110 LSB发送顺序从低位开始011011113. 单工、半双工、全双工特点1.单工通信1数据的发送方和接收方是固定的。2数据传输是通过一根信号线完成 数据传输的方向是单一的。2.半双工通信1通信双方既可以作为数据的发送方 也可以作为数据的接收方。2数据传输是通过一根信号线完成 数据传输的方向可以是双向的。3在同一时刻 数据传输只能是单向的。I2C、RS-485、CAN 总线3.全双工通信1通信双方即可以作为数据的发送方 也可以作为数据的接收发。2数据传输是通过两根信号线完成 数据传输的方向是双向的。UART 串口、SPI、以太网4. 什么是串行、并行及特点串行传输通过一根信号线传输数据一根数据线 按照先后次序逐个bit逐个bit发送数据。串行特点1传输速率慢2硬件成本低实现简单3传输距离远抗干扰性好RS485并行传输多跟数据信号线同时去传输数据。并行特点1传输速率快2硬件成本高实现复杂3传输距离源抗干扰性差一般30米5. 串口通信时序空闲状态在没有数据传输时线路处于空闲状态此时波形为高电平。例如当单片机的 USART 模块没有发送或接收数据任务时TX 和 RX 引脚都保持高电平。起始位当有数据要发送时首先发送一个bit的低电平脉冲作为起始位表示数据传输的开始。起始位的宽度通常为一个波特率周期。比如若波特率为 9600bps那么起始位的持续时间约为 1/9600秒≈104.2μs。数据位起始位之后是数据位数据位的个数可以是 8 位或 9 位低位在前高位在后。以发送字符 AASCII 码为 0x41二进制为 01000001为例在 8 位数据位的情况下先发送最低位 1然后依次发送其他位。校验位校验位用于数据传输的正确性校验可选择奇校验、偶校验或无校验。若选择奇校验那么校验位会使包括数据位和校验位在内的 1 的个数为奇数若为偶校验则使 1 的个数为偶数。例如数据位为 01000001采用偶校验时校验位为 0因为数据位中已有 2 个 1加上校验位 0 后 1 的总数为偶数。停止位数据位和校验位发送完成后发送停止位停止位的宽度可以是 0.5 位、1 位、1.5 位或 2 位。常用的是 1 位停止位它为高电平持续时间为一个波特率周期。6. 奇校验和偶校验有什么缺点奇校验Odd校验位是1,用数据位中1的个数加上校验位的1 如果1的个数是奇数个 代表奇校验通过。偶校验Even校验位是0 用数据位中的1的个数加上校验位的0 如果的1的个数是偶数 代表偶校验通过。7. 串口通信参数串口通信参数波特率、 数据位、 校验位、 停止位。波特率每秒传输的符号数单位bpsbits per second。常见值 9600、19200、38400、115200 等。要求通信双方的波特率必须一致否则数据会解析错误。数据位每个数据帧中实际传输的有效数据位数。常用为8位对应一个字节。校验位用于检测数据传输过程中的错误。包含无校验None不进行校验。奇校验Odd 数据位中“1”的个数为奇数时校验位为0。偶校验Even数据位中“1”的个数为偶数时校验位为0。停止位标志数据帧结束的位用于同步时钟。8. 同步和异步同步 发送方和接收方通过一根同步信号线来约定通信的频率。例如I2CSCL位时钟线SDA为数据线异步 通信双方没有时钟线进行通信频率的同步 UART 通过波特率来约定双方通信的频率9. TTL、RS232、RS485串口通信有很多不足首先UART只是对信号的时序进行了定义而未定义接口的电气特性;UART没有规定不同器件连接时连接器的标准所以不同器件之间通过UART通信时连接很不方便。并且抗干扰能力差通信时很容易出错。CH340电平转换芯片将串口电平TTL电平转换为USB电平当然也可以将USB电平转化为TTL电平。TTL电平高电平13.3V 、 5V 低电平00V。这样的通信及电平规定成为TTL信号系统因为TTL信号的抗干扰能力较差所以其通信距离也很短一般只能用于一个电路板上的两个不芯片之间的通信。RS232电平负逻辑高电平1-3V到-15V低电平03V到15V。在串行通信时求通讯双方都采用一种标准接口使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。RS232是目前最常用的一种串行通讯接口。RS232的通信方式是在串口通信的基础上,增加一个232转换芯片,将TTL电平转换成232电平进行通信。232电平相比于TTL电平,抗干扰能力增强。也就是说信号发生波动时高低电平有改变余量所以信号不容易被改变。其数据帧格式与串口一致。例如MAX232芯片RS232也有很多缺点1.电平值较高容易损坏接口电路的芯片需要电平转换芯片才能与TTL电路连接。2.传输距离仍旧较短一般只能用在15米左右。3.接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式这种共地传输容易产生共模干扰所以抗噪声干扰性弱。RS485电平差分高电平12V到6V 低电平1-6V到-2V。相比于RS232RS485接口具有良好的抗噪声干扰性长的传输距离和多站能力等优点。10. Modbus协议格式Modbus 协议是一种单主/多从的通信协议,其特点是在同一时间总线上只能 有一个主设备,但可以有一个或者多个(最多 247 个)从设备。Modbus 通信总是由主设备发 起,当从设备没有收到来自主设备的请求时从设备不会主动发送数据。从设备之间不能相 互通信,主设备只能同时启动一个 Modbus 访回事务处理。 主设备可以采用两种方式向从 设备发送 Modbus 请求报文即主设备可以对指定的单个从设备或者线路上所有的从设备 发送请求报文而从设备只能在被被动接收请求报文后给出响应报文即应答。Modbus 报文帧主机PC串口助手发送控制指令之后从机51单片机解析主机发送的指令获得功能码根据功能码完成对应的控制。从机51应答