基于单片机的串口通信模块设计.doc下载

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1 绪论 1.1 研究背景 通信是指不同的独立系统利用线路互相交换数据，它的主要目的是将数据从一端传送 到另一端，实现数据的交换。在现代工业控制中，通常采用计算机作为上位机与下层的 实时控制与监测设备进行通讯。现场数据必须通过一个数据收集器传给上位机，同样上 位机向现场设备发命令也必须通过数据收集器。串行通信因其结构简单、执行速度快、 抗干扰能力强等优点，已被广泛应用于数据采集和过程控制等领域。 计算机与外界的信息交换称为通信。基本的通信方式有并行通信和串行通信两种。串 行通信是指一条信息额各位数据被逐位按顺序传送的通信方式。串行通信的特点是：数 据位传送，按位顺序进行，最少只需要一根传输线即可完成，成本低但传送速度快，串 行通信的距离可以从几米到几千米 。 随着计算机技术尤其是单片微型机技术的发展，人们已越来越多地采用单片机来对一 些工业控制系统中如温度、流量和压力等参数进行监测和控制。PC机具有强大的监控和 管理能力，而单片机则具有快速及灵和的控制特点，通过PC机的RS- 232串行接口与外部设备进行通信，是许多测控系统中常用的一种通信解决方案。而随着 USB接口技术的成熟和使用的普及，由于USB 接口有着RS-232(DB- 9)串口无法比拟的优点，RS-232(DB-9)串口正在逐步地为USB 接口所替代。而在现在的大多数笔记本电脑中，出于节省物理空间和用处不大等原因， RS-232(DB-9)串口已不再设置，这就约束了基于RS-232(DB-9)串口与PC 机联络的单片机设备的使用范围。当前USB接口逐步取代RS-232(DB- 9)串口已是大势所趋，单片机同计算机的USB通信在实际工作中的应用范围也将越来越广 。本文所介绍的单片机和PC机的USB通信方法，电路简单，兼容性好，可移植性强，故可 作为单片机同计算机的USB通信模块广泛应用于工业和电子产品的开发中。因此研究如何 实现PC机与单片机通过USB之间的通信具有非常重要的现实意义。 1.2 国内外研究现状 由于计算机工业自动控制和检测系统越来越多地采用集总分散系统，而主从式是其中最 为普遍的一种方式，因此各种各样主从式总线通信系统的方法不断涌现。目前比较常用 的有利用IIC总线传输协议设计的主从式总线通信系统，还有的是利用SPI总线传输协议 和USB协议以及串口通信等设计的主从式总线通信系统[6，7]。 由于主从式总线通信系统采用的方法众多，因此目前国内外一般是根据实际情况而采 用不同的方法去实现主从式通信系统的功能[8]。比如，如果要设计的主从式通信系统只 是小范围内传送数据，甚至只是板间传送数据，或者要求使用的I/O口很少，而对于数据 的抗干扰能力的要求不是很高的话，则采用IIC总线传输协议是最合适不过的了。IIC总 线支持任何一种IC制造工艺，并且PHILIPS和其他厂商提供了种类非常丰富的I2C兼容芯 片。作为一个专利的控制总线，IIC已经成为世界性的工业标准。每个器件都有一个唯一 的地址，而且可以是单接收的器件（例如：LCD驱动器）或可以接收也可以发送的器件（ 例如：存储器）。发送器或接收器可以在主模式或从模式下操作，这取决于芯片是否必 须启动数据的传输还是仅仅被寻址。IIC是一个多主总线，即它可由多个连接的器件控制 [9]。 基本的I2C总线规范于20年前发布，其数据传输速率最高为100Kbits/s，采用7位寻址 。但是由于数据传输速率和应用功能的迅速增加，I2C总线也增强为快速模式（400Kbit s/s）和10位寻址以满足更高速度和更大寻址空间的需求[10]。IIC总线始终和先进技术 保持同步，但仍然保持其向下兼容性。并且最近还增加了高速模式，其速度可达3.4Mbi ts/s。它使得IIC总线能够支持现有以及将来的高速串行传输应用，例如EEPROM和Flash 存储器[11]。 而如果需要远距离传输数据，且对数据传送的抗干扰能力要求有点高，则可以使用R S-422或者RS- 485协议进行主从式通信系统的设计[12]。另外，USB协议则是一种比较新型、快速、灵 活的总线传输方法，此通信系统通常只有一个主机，利用此方法设计的通信息有如下特 点：（1）适用范围广泛，适用于数码相机，高速数据采集等多种设备；（2）支持热拔 插，且此过程由系统自动完成，无需用户干预；（3）采用菊花链式的星型总线结构，支 持多达127个外设同时连接；（4）5Mbps、12Mbps和480Mbps的3种速度模式，可以满足不 同外设对速度的要求。USB发展到今天，总共有三种标准：1996年发布的USB1.0,1998年 发布的USB1.1以及刚刚发布的最新标准USB2.0，此三种标准最大的差别就在于数据传输 率方面，在其他方面也不同程度的改进，总体来说，就目前的USB2.0而 , 相关下载链接：https://download.csdn.net/download/qq_43934844/87506571?utm_source=bbsseo