计算机与单片机的串行通信技术探究

韦斌

摘 要：在计算机主板的众多接口技术发展中。串口设计时相对成熟的一个技术，串口技术就是COM连接技术，被广泛利用在计算机主机与显示器设备的链接。除了连接显示器，串口连接还被用于计算机与单片机的链接，通过这种连接技术，让单片机的发展迎来了一个更好的发展。本文针对计算机与单片机的串行连接技术进行探讨，目的在于扩大单片机的应用范围。

关键词：计算机；单片机；串口连接；通信技术探究

单片机是一种具有收集和处理数据的小型数据处理芯片，单片机的作用越来越受到一些机械电子的重视，同时单片机的使用方便，同时价格较低，又能实现基本的功能，所以在一些电子领域有着广泛的应用。但是单片机也存在相应的缺点，就是数据存储容量太小，这使单片机的处理数据有着相应的不足之处，为了提高单片机及处理能力将单片机和计算机相连，利用单片机进行数据采集的工作，将收集的速度传输到计算机CPU中，让CPU能够把更多的使用率尚在数据处理上，提高相应处理速度。但是为了实现这一想法就要想办法让单片机与计算机相互连接。串口连接时一种较为适合的连接方式。

1 通信技术的基础分析

1.1 数据的传递方式

数据的传递方式多种多样，按照数据传递的方式一般分为三种，一种是单向传递式，一种为半双向传递式。另种为双向传递式。在单向传递式的连接中，数字信号只能从一端传递给数据的另一端，不能进行回传，主要用于一些输出设备的连接上。第二种传递方式为半双向传递，它可以实现信息的双向传递，但是在双向的过程中不能同时进行，一个时间点只能进行一个方向的传递，这种传递方式容易产生两端传输数据产生冲突，传输的速率很慢。这种连接方式利用的不多，多为保险开关数据，在工作正常时利用一个方向的数据阻碍另一个数据的传递，但如果当主机出现相应的问题时，这侧的数据传递就会消失，同时开关一侧数据得以传输，启动相应的保护措施。第三种传递方式是能够实现数据在两侧的实时互相传递。这种方式有着优良的特点，所以被广泛的采用。而计算机和单片机之间得连接就需要这样的能够实现数据交互的连接方式。但是这种方式只能实现相应频率间的数据传递，有些时候会遇到两者的数据采用不同频率的状况，这就需要一定的特殊设备或者特殊的线路设备才能实现相应的传递工作。

1.2 串行通信技术

串行通信技术是在一条线路上实现相应的数据传递，属于双向传递的范畴，是利用传输数据的位数来传递相应的数据的，但是计算机和单片机的数据传输存在一定的前提条件，这个前提标准就是时钟的基准。如果采用的统一时钟基准相互的连接就会比较容易，因为双方采用一致的时钟基准，就说明他们之间频率是相同的可以对数据直接传输，所以不用对启动的位置进行进行调整。在实现相互传递数据时用来分别数据的方式就是数据的传输标志。当计算机和单片机采取的时钟是不相同，所以不会造成相互的影响，所以能实现快速的数据传递。

2 计算机的串行通信技术

在计算机进行串行通信的时候，串口是通信的设备，和一般的USB接口是不一样的。串口在进行数据传输的时候主要是以bit来完成的，在串口传输一个字节的时候需要发送8bit，在计算机的串口通信当中，波特率是一种最常用的参数，波特率主要就是指在一定的单位时间内传送的比特位，经常是用秒来作为单位的。在串口的通信数据传输当中，数据的位数通常就是数据位，在确定数据位时候，通常是依靠相关的协议要求来确定的，一般情况之下可以是5、7、8位。而停止位主要就是指在串口通信进行数据传输的时候，数据包的最后一位就是停止位，一般情况下可以是1、1.5、2。在串口通信进行数据传输的时候，也是会受到一些外界的干扰从而发生数据的传输错误，而对于一些简单的校错方式基本上都是通过校验码来提供的，而在数据的传输过程当中，校验码是可以没有的。在对串口通信进行分类的时候，可以根据串行通信之间的不同协议，分成RS232、RS442、RS485。在这几个串口通信当中，RS232的出现是最早的，而后通过对RS232进行一定的改进和完善就有了RS442和RS485。而这几种串口通信也有着自己的一些缺点和优势。

3 单片机的串行通信

现在的单片机较为先进，一般都有两个或两个以上的全双工串口，每一个串口插口都能实现相应的数据输出和传递方式。同时在单片机的使用手册中会对每一个串口的技术规格进行详细描述。用户将单片机与计算机相连时可按照相应的要求来连接，同时可以根据具体的要求在连接后对单片机的软件系统进行合理的设计，或者采用初始化单片机的方式，利用编程让其只使用相应的数据采集功能，对于其他功能不激活。但是值得注意的是，不管是利用单片机的功用，都需要把相应的单片机的寄存器中的内容进行设置或者重新编程，因为寄存器是单片机的重要构成，如果不进行处理就可能对连接运行产生一定的阻碍。

在仪器、仪表等测控设备中，通常采用单片机完成数据采集和系统控制功能。单片机具有体积小、价格低廉、适应性强的优点，但是计算能力有限，难以进行复杂的数据处理，对采集到的数据进一步的分析和处理，则由功能强大的PC机完成，因此，单片机和PC机之间需要进行大量的数据交换。在测控系统中，通常把PC机称为上位机，单片机称为下位机。

4 连接设计

PC机系统内一般都装有异步通信适配器，采用标准的RS232C串行通信接口。RS232C接口属于单端信号传输，一般用于20m内的数据通信，传输速率最高可达19200bps。在RS232C标准中，逻辑“1”对应的电平为-3V～-15V，逻辑“0”对应的电平为+3V～+15V。

AT89C51是51系列单片机中最常用的一种，具有一个全双工的串口，可以同时发送和接收数据。从外部硬件看，它们在单片机上对应的是TXD和RXD两个引脚，在单片机内部有两个控制寄存器和两个数据寄存器来控制串口的工作。但是单片机接口是标准的TTL逻辑电平，与RS232C接口的逻辑电平不匹配，如果直接连接不但会造成逻辑混乱，甚至会损坏芯片，必须要在它们中间加入逻辑电平转换电路，才能正常通信。

MAX232芯片可以实现TTL和RS232C两种逻辑电平的转换。MAX232芯片由5V供电，内部有电源变换电路，可以自动向RS232C接口一端提供所需的±10V电平，单片机一端是标准的TTL电平。单片机和PC机的通信系统中，采用MAX232芯片的接口电路。

结束语

计算机连接单片机是一种提高单片机或计算机工作能力一种有效方法，所以对于两者之间的连接方式非常重要，采用串口连接能方便数据之间的快速传递，是有效连接的方法之一。同时要注意两者是否采用统一的时钟基准问题，在串口连接后进行相应的编程设置，然后实现单片机的功用。

参考文献

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