《单片机技术与应用》串行通信（1）（举一反三考点练）-讲义

举一反三考点练 《单片机技术与应用》串行通信-讲义 1. 了解串行通信的基本概念； 2. 理解串行通信接口工作方式； 3. 理解串行通信的控制寄存器SCON和串行通信简单应用编程； 知识点一 串行通信的基本概念 1. 串行通信概述 串行通信是指数据按位顺序依次传输的方式。与并行通信相比，串行通信的数据传输速度较慢，但传输线路简单，适用于长距离、低成本的数据传输。 2. 串行通信的分类 （1）按数据传输方向分类： 单工通信：数据只能单向传输。 半双工通信：数据可以双向传输，但同一时间只能单向传输。 全双工通信：数据可以同时双向传输。 （2）按数据同步方式分类： 同步通信：发送方和接收方使用同一时钟信号进行数据同步。 异步通信：发送方和接收方使用各自的时钟信号进行数据同步。 3. 串行通信的基本参数 （1）波特率（Baud Rate）：指单位时间内传输的二进制位数，单位为波特（Baud）。常用的波特率有9600、19200、38400、57600、115200等。 （2）数据位：指每个数据帧中实际传输的数据位数，通常为7位或8位。 （3）停止位：用于标识一个数据帧的结束，通常为1位、1.5位或2位。 （4）校验位：用于检测数据在传输过程中是否发生错误，常见的校验方式有奇校验、偶校验和无校验。 4. 串行通信接口 （1）串行通信接口标准：如RS-232、RS-485、RS-422等。 （2）单片机串行通信接口：如8051单片机的串行通信接口（UART）、SPI接口、I2C接口等。 5. 串行通信协议 （1）通用串行通信协议：如串行外围设备接口（SPI）、集成电路间总线（I2C）等。 （2）网络通信协议：如TCP/IP、USB等。 6. 串行通信编程 （1）初始化串行通信接口：设置波特率、数据位、停止位、校验位等参数。 （2）发送数据：编写发送数据的程序，将数据逐位发送出去。 （3）接收数据：编写接收数据的程序，将接收到的数据逐位读取。 （4）数据帧处理：对接收到的数据进行解析，提取有效信息。 1. (单项选择题)下列关于串行通信的说法，错误的是？（ ） A. 串行通信适用于长距离、低成本的数据传输 B. 串行通信的数据传输速度通常比并行通信快 C. 串行通信可以采用同步或异步方式进行 D. 串行通信接口包括RS-232、RS-485等 【答案】B 【解析】串行通信的数据传输速度通常比并行通信慢。 【要点】考查串行通信与并行通信的传输速度对比。 1. (单项选择题)以下哪个不是串行通信的基本参数？（ ） A. 波特率 B. 数据位 C. 停止位 D. 传输距离 【答案】D 【解析】串行通信的基本参数包括波特率、数据位、停止位和校验位，不包括传输距离。 【要点】考查串行通信的基本参数。 2. (单项选择题)关于串行通信接口标准，以下说法正确的是？（ ） A. RS-232接口可以实现较远的传输距离 B. RS-485接口支持多点通信 C. RS-422接口只能实现单工通信 D. I2C接口是一种高速通信接口 【答案】B 【解析】RS-485接口支持多点通信，而RS-232接口传输距离较短，RS-422接口支持全双工通信，I2C接口是一种低速通信接口。 【要点】考查串行通信接口标准的特点。 3. (判断题)串行通信中，全双工通信可以同时进行双向数据传输。（ ） 【答案】√ 【解析】全双工通信确实可以同时进行双向数据传输。 【要点】考查全双工通信的定义。 1. (判断题)在串行通信中，波特率越高，数据传输速度越慢。（ ） 【答案】× 【解析】波特率越高，数据传输速度越快。 【要点】考查波特率与数据传输速度的关系。 2. (填空题)串行通信中，用于标识一个数据帧结束的位称为________位。 【答案】停止 【解析】停止位用于标识一个数据帧的结束。 【要点】考查停止位的作用。 3. (填空题)在串行通信编程中，设置波特率、数据位、停止位等参数的过程称为________串行通信接口。 【答案】初始化 【解析】在串行通信编程中，初始化串行通信接口需要设置波特率、数据位、停止位等参数。 【要点】考查串行通信接口的初始化过程。 · 串行通信是一种按位顺序传输数据的通信方式，适用于长距离、低成本的数据传输场景。 · 串行通信的分类包括按数据传输方向分为单工、半双工和全双工通信，以及按数据同步方式分为同步通信和异步通信。 · 串行通信的关键参数包括波特率、数据位、停止位和校验位，这些参数在通信过程中起到决定数据传输速度和可靠性的作用。 · 串行通信接口编程涉及初始化接口参数、发送数据、接收数据和数据帧处理等步骤，是单片机系统设计与开发中的重要技能。 知识点二 串行通信接口工作方式 一、串行通信概述 1. 串行通信与并行通信的区别： 串行通信：数据按位顺序依次传输，只需一根数据线，适用于长距离传输。 并行通信：数据各位同时传输，需要多根数据线，适用于短距离传输。 2. 串行通信的分类： 同步通信：通信双方使用同一时钟信号进行数据同步。 异步通信：通信双方使用各自的时钟信号，通过起始位和停止位实现数据同步。 二、串行通信接口 串行通信接口的定义：串行通信接口是单片机与外部设备进行串行通信的硬件接口。 常见的串行通信接口：SCI（Serial Communication Interface）、SPI（Serial Peripheral Interface）、I2C（Inter-Integrated Circuit）等。 三、串行通信接口工作方式 1. 同步串行通信接口工作方式： 同步时钟：通信双方使用同一时钟信号，确保数据传输的同步性。 数据帧格式：通常包括起始位、数据位、校验位和停止位。 通信速率：根据时钟频率和数据位宽确定。 2. 异步串行通信接口工作方式： 起始位：标志一个数据帧的开始。 数据位：传输的有效数据，通常为7位或8位。 校验位：用于检测数据在传输过程中是否出错，常见的校验方式有奇校验、偶校验和无校验。 停止位：标志一个数据帧的结束，通常为1位、1.5位或2位。 波特率：数据传输速率，单位为bps（比特/秒）。 3. 串行通信接口的主要寄存器： 数据寄存器（SBUF）：用于存储待发送或接收的数据。 波特率寄存器（BRR）：用于设置通信波特率。 控制寄存器（SCON）：用于设置串行通信的工作方式、数据帧格式等。 四、串行通信接口的应用 1. 串行通信接口的编程方法： 初始化串行通信接口：设置波特率、数据帧格式、工作方式等。 发送数据：将数据写入数据寄存器，启动发送过程。 接收数据：从数据寄存器读取接收到的数据。 2. 串行通信接口在实际应用中的注意事项： 抗干扰措施：确保通信质量，如使用屏蔽线、光耦隔离等。 通信距离：根据实际需求选择合适的通信方式和传输介质。 软件协议：制定通信双方遵循的协议，确保数据正确传输。 1. (单项选择题)下列关于串行通信的说法，错误的是？（ ） A. 串行通信数据按位顺序依次传输 B. 串行通信需要多根数据线进行传输 C. 串行通信适用于长距离传输 D. 串行通信可以分为同步通信和异步通信 【答案】B 【解析】串行通信只需一根数据线进行传输，而并行通信需要多根数据线。 【要点】考查串行通信的基本特点。 1. (单项选择题)在串行通信中，以下哪个是异步通信的特点？（ ） A. 使用同一时钟信号进行数据同步 B. 数据帧包含起始位、停止位和校验位 C. 需要固定的波特率 D. 数据传输速率快 【答案】B 【解析】异步通信的特点是数据帧包含起始位、停止位和校验位，而同步通信使用同一时钟信号进行数据同步。 【要点】考查异步通信的特点。 2. (单项选择题)关于串行通信接口的工作方式，以下说法正确的是？（ ） A. SCI接口是一种并行通信接口 B. SPI接口需要两根数据线进行通信 C. I2C接口是一种半双工通信接口 D. 同步串行通信使用起始位和停止位进行数据同步 【答案】B 【解析】SPI接口是一种全双工通信接口，需要两根数据线进行通信。 【要点】考查串行通信接口的工作方式。 3. (判断题)串行通信的波特率是指每秒钟传输的数据位数。（ ） 【答案】× 【解析】波特率是指每秒钟传输的数据帧数，而不是位数。 【要点】考查波特率的定义。 1. (判断题)在同步串行通信中，通信双方使用各自的时钟信号进行数据同步。（ ） 【答案】× 【解析】同步串行通信中，通信双方使用同一时钟信号进行数据同步。 【要点】考查同步串行通信的同步方式。 2. (填空题)串行通信接口中，用于存储待发送或接收的数据的寄存器是______。 【答案】数据寄存器（SBUF） 【解析】数据寄存器（SBUF）用于存储待发送或接收的数据。 【要点】考查串行通信接口的寄存器。 3. (填空题)在串行通信中，为了保证数据传输的可靠性，通常会在数据帧中加入______。 【答案】校验位 【解析】校验位用于检测数据在传输过程中是否出错，提高数据传输的可靠性。 【要点】考查串行通信数据帧的组成。 · 串行通信特点：串行通信通过单根数据线按位顺序传输数据，适用于长距离传输，与并行通信相比，减少了传输线的数量，但传输速率相对较慢。 · 串行通信分类：串行通信分为同步通信和异步通信。同步通信依赖于共享的时钟信号进行数据同步，而异步通信则通过起始位和停止位实现数据同步，两者在数据传输方式和应用场景上有所不同。 · 串行通信接口工作原理：串行通信接口（如SCI、SPI、I2C等）通过数据寄存器（SBUF）存储待发送或接收的数据，通过控制寄存器设置通信参数，如波特率、数据位、停止位等，以实现数据的可靠传输。 · 串行通信中的同步与校验：在同步串行通信中，通信双方需要使用同一时钟信号进行数据同步。为了提高数据传输的可靠性，通常会在数据帧中加入校验位，用于检测数据在传输过程中是否发生错误。 知识点三 串行通信的控制寄存器SCON和串行通信简单应用编程 一、串行通信的控制寄存器SCON SCON（Serial Control）寄存器是51系列单片机中用于控制串行通信工作方式的寄存器，它是一个可位寻址的寄存器，地址为98H。 SCON寄存器的结构如下： 位序： 7 6 5 4 3 2 1 0 位符号：SM0 SM1 SM2 RE' TB8 RB8 TI RI 各位含义如下： SM0、SM1：串行通信工作方式选择位。这两位组合可以设置四种工作方式，如下： 00：方式0，移位寄存器方式 01：方式1，8位UART方式 10：方式2，9位UART方式 11：方式3，9位UART方式，波特率可变 SM2：多机通信控制位。在方式2和方式3中，用于允许或禁止接收第9位数据。 RE'：接收允许位。当RE' = 1时，允许串行接收；当RE' = 0时，禁止串行接收。 TB8：在方式2和方式3中，用于发送第9位数据。 RB8：在方式2和方式3中，用于接收第9位数据。 TI：发送中断标志位。当发送完一帧数据后，由硬件置1，需用软件清0。 RI：接收中断标志位。当接收完一帧数据后，由硬件置1，需用软件清0。 二、串行通信简单应用编程 1. 初始化串行通信接口 在进行串行通信之前，需要先对串行通信接口进行初始化，包括设置波特率、工作方式、允许接收等。以下是一个初始化串行通信接口的示例代码： MOV SCON, #50H ; 设置为方式1，8位UART，允许接收 MOV TMOD, #20H ; 设置定时器1为方式2，用于产生波特率 MOV TH1, #0FDH ; 设置波特率为9600 SETB TR1 ; 启动定时器1 2. 发送数据 发送数据时，首先将数据写入串行发送缓冲寄存器SBUF，然后等待发送中断标志TI置1，最后清零TI以继续发送下一帧数据。以下是一个发送数据的示例代码： MOV SBUF, A ; 将累加器A的数据写入SBUF WAIT: JNB TI, WAIT ; 等待发送完成 CLR TI ; 清零发送中断标志 3. 接收数据 接收数据时，首先等待接收中断标志RI置1，然后从串行接收缓冲寄存器SBUF读取数据，最后清零RI以继续接收下一帧数据。以下是一个接收数据的示例代码： RECEIVE: JNB RI, RECEIVE ; 等待接收完成 MOV A, SBUF ; 将接收到的数据读入累加器A CLR RI ; 清零接收中断标志 1. (单项选择题)下列关于串行通信的控制寄存器SCON的说法，错误的是？（ ） A. SCON寄存器用于控制串行通信的工作方式 B. SCON寄存器的地址为98H C. SCON寄存器中SM0和SM1位用于设置波特率 D. SCON寄存器中的TI位是发送中断标志位 【答案】C 【解析】SCON寄存器中的SM0和SM1位用于设置串行通信的工作方式，而不是波特率。 【要点】考查SCON寄存器的功能及各位含义。 1. (单项选择题)在串行通信方式1中，下列哪个寄存器用于设置波特率？（ ） A. PCON B. TMOD C. TH1 D. SCON 【答案】C 【解析】在串行通信方式1中，通过定时器1的TH1寄存器来设置波特率。 【要点】考查串行通信方式1中波特率的设置方法。 2. (单项选择题)在串行通信中，以下哪个标志位表示接收中断？（ ） A. SM0 B. TI C. RI D. TB8 【答案】C 【解析】在串行通信中，RI位表示接收中断标志位。 【要点】考查串行通信中断标志位的含义。 3. (判断题)在串行通信中，发送数据时，必须等待TI位清零后才能继续发送下一帧数据。（ ） 【答案】× 【解析】发送数据时，需等待TI位置1，表示发送完成，然后清零TI位以继续发送下一帧数据。 【要点】考查串行通信发送数据的流程。 1. (判断题)在串行通信方式2和方式3中，SCON寄存器中的TB8位用于发送第9位数据。（ ） 【答案】√ 【解析】在串行通信方式2和方式3中，TB8位确实用于发送第9位数据。 【要点】考查串行通信方式2和方式3中TB8位的用途。 2. (填空题)在串行通信中，SCON寄存器的地址是______H，用于控制串行通信的工作方式。 【答案】98 【解析】SCON寄存器的地址为98H。 【要点】考查SCON寄存器的地址。 3. (填空题)在串行通信初始化过程中，若要设置波特率为9600，需要将TH1寄存器设置为______H。 【答案】0FD 【解析】设置波特率为9600时，TH1寄存器的值为0FDH。 【要点】考查串行通信波特率的设置。 · SCON寄存器是51系列单片机中用于配置串行通信工作方式的关键寄存器，它通过不同的位设置来控制串行通信的模式、波特率以及数据的发送与接收。 · 串行通信的波特率设置依赖于定时器1的TH1寄存器，在方式1中，通过预置TH1的值来决定串行通信的速率。 · 在串行通信过程中，发送中断标志TI和接收中断标志RI是两个重要的状态位，它们分别用于指示数据发送完成和数据接收完成，以便进行相应的处理。 · 串行通信的编程涉及初始化串行通信接口、配置SCON寄存器、发送数据、接收数据以及中断服务程序的处理等步骤，这些步骤是实现单片机串行通信功能的基础。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$