6.1.3-同步串行通信 （教案）-《单片机技术与应用》同步教学（化学工业出版社）

教案 编号：PTzZ-169 流水号：168 （首页）共 4页 课程 《单片机技术与应用》 一体化 理论 章节（课题）及内容 同步串行通信 班级日期 中职 2024.04 授课方式 讲授与任务驱动相结合 课时 1 作业题数 1 拟用时间 40分钟 教学目标 使学生理解以下理论知识： · 了解同步串行通信的基本概念和原理。 · 掌握同步串行通信的数据格式和传输速率。 · 学会使用同步串行通信进行简单的数据传输。 教学资源准备 多媒体设备 课本教材 学生练习素材 教学重点 1. 同步串行通信的基本概念和原理。 2. 同步串行通信的数据格式和传输速率。 3. 同步串行通信的简单应用实例。 教学难点 1. 同步串行通信中的时钟同步机制的理解。 2. 同步串行通信中数据帧的识别和处理。 教学方法 讲授法、任务驱动法、演示法、体验探究法等。 1. 讲授法：通过讲解同步串行通信的相关知识，引导学生理解它的原理和应用。 2. 案例分析法：通过分析具体的同步串行通信应用案例，帮助学生理解它在实际应用中的优缺点。 3. 实践法：通过编程实践，让学生亲身体验同步串行通信的基本操作方法，提高学生的动手能力。 授课教师： 审阅签名： 教学过程 教学活动内容 时间分配教学方法 课前导入 1. 提问：在串行通信中，为什么需要使用同步传输方式？ 2. 引出同步串行通信的概念，简要介绍它的特点和发展历程。 2分钟 讲授新课 练习指导 同步串行通信是一种数据传输方式，它通过将数据按照相等的时间间隔分块进行传输，以提高传送速度。在数据块的开始，会加入一些特殊字符作为发送和接收双方的同步标志。为了保持接收与发送的同步，在发送数据时，一般同时给出时钟信号。 同步串行通信的数据格式具有以下特点和要求： 1. 只在数据块传输的开始使用同步字符串，作为发送和接收双方同步的标志，而在结束时不需要同步标志。 2. 数据字符之间不允许有间隔，当线路空闲或没有数据可发时，可发送同步字符串。 3. 数据块内各字符的格式必须相同。 同步串行通信比异步串行通信的传送速度快，但同步串行通信要求收发双方在整个数据传输过程中始终保持同步，这将对硬件提出更高的要求，实现起来难度大一些；而异步串行通信只要求在每帧的短时间内保持同步即可，实现起来容易得多。 要使用同步串行通信进行简单的数据传输，您需要遵循以下步骤： 1. **选择适当的同步串行通信协议**：例如，SPI（Serial Peripheral Interface）或I²C（Inter-Integrated Circuit）是两种常见的同步串行通信协议。选择协议时，考虑数据传输速度、引脚数量和设备间的通信距离等因素。 2. **准备硬件**：确保您的微控制器或处理器具有支持所选协议的同步串行通信接口。如果硬件不支持，您可能需要使用外部芯片或模块来转换。 3. **连接设备**：根据所选协议的规范，正确连接发送方和接收方的数据线（通常是MISO、MOSI）和时钟线（通常是SCLK）。在某些协议中，可能还需要连接片选线（CS）。 4. **配置通信参数**：设置通信的波特率（时钟频率）、数据位数、极性和相位等参数，确保发送方和接收方的配置相匹配。 5. **编写代码**：使用您选择的编程语言和微控制器的库函数来编写同步串行通信的代码。这通常涉及初始化串行通信接口、配置通信参数、发送和接收数据等操作。 6. **发送数据**：将要发送的数据按照协议的数据格式组织好，并通过串行通信接口发送出去。在同步通信中，发送方通常会在发送数据的同时提供时钟信号。 7. **接收数据**：在接收端，监听时钟信号，并根据时钟信号的上升沿或下降沿来采样数据线上的数据。确保在正确的时间点读取数据，以避免数据错误。 8. **错误处理**：在数据传输过程中，检查是否有错误发生，如数据丢失、帧错误等，并采取相应的措施进行处理。 9. **测试和验证**：通过发送和接收已知的数据来测试通信的正确性。您可以使用逻辑分析仪或示波器来观察和分析通信过程中的信号波形。 请注意，具体的实现细节将根据您选择的微控制器、编程语言和同步串行通信协议而有所不同。参考相关的硬件手册和软件文档，以及在线资源和社区论坛，可以帮助您解决实现过程中遇到的问题。 10分钟 7分钟 自主学习 8分钟 练习训练 1. 什么是同步串行通信？它与异步串行通信有什么区别？ 2. 请简述同步串行通信的数据格式。 3. 如何设置同步串行通信的波特率？请举例说明。 12分钟 布置作业 1. 撰写一篇关于同步串行通信在实际应用中