计算机与单片机的串行通信技术探究

汪哲钢

（西京学院，陕西西安，710123）

计算机与单片机的串行通信技术探究

汪哲钢

（西京学院，陕西西安，710123）

一种连接显示器和计算机主机以及单片机和计算机的技术就是串口技术，也被称为是COM技术，本论文主要讨论用于单片机和计算机连接的串口技术，串口技术的应用能够使单片机应用领域得到极大的扩展。

串口技术；COM连接；单片机

0 引言

单片机属于一种数据处理元件，其除了能够进行数据的处理和计算外，还可以进行数据的处理，当前在控制器设计领域、机械电子领域、工业生产等多个领域都有单片机的身影，单片机能够实现对多种工业生产过程的控制，使用也更为比较简单，同时制造成本较低，因此具有非常广阔的使用空间。虽然单片机具有上述众多优势，但在实际应用过程汇总，也存在一些不足。其最大的缺陷就是存储空间过小，处理之后的数据无法全部在单片机内部存储上进行存储，为了提高单片机的存储能力，扩大单片机的存储范围，需要将单片机进行外扩，将其和其他存储设备相连，增加其存储能力，通常使用外扩设备为计算机，利用计算机巨大的存储空间来存储单片机收集到和处理过的数据。单片机数据收集速度应该和计算机数据采集速度相一致，为了达到这一目的，一般使用串口连接的方式将计算机接入到单片机上。

1 通信技术概述

1.1 信息传递

在通信领域，有多种信息传递方式。当前，常用的信息传递分类方法有以下三种：一是信息单向传递，这种信息传递的特点就是信息传递方向是已经规定的，只能从信息的发出方传递给信息的接收方；二是半双向传递，这种信息传递方式的特点为信息既能够从发出方传递给信息的接收方，也可以从信息的接收方传递给信息发出方，但在同一时间只能够进行单向传输，也就是说当信息由发出方传递给接收方这一时刻内其他信息是无法从接收方传递给发出方的，这种信息传输方式传输效率较底，并且很容易引起新传输冲突，因此在实际环境中应用较少，一般应用于密码锁以及其他保险装置的开关中。在半双向信息传输模式中，如果某一信息从某一方向传输到另一方向，那么其他信息就无法从该信息的接收方传输给该信息的发出方，当主机运行出现错误时，该方向就不会再进行信息传递，而反向信息传递过程就得以开展。三是完全双向的信息传输，这种信息传输模式的特点为信息既可以从发出方传递给信息的接收方，也可以从信息的接收方传递给信息的发出方，和第二种半双向信息传递所不同就是，完全双向信息传递能够实现同一时间内信息的双向传递，也就是说在同一时刻信息的接收方也可以成为另一信息的发出方，而信息的发出方也可以成为另一信息的接收方。当前在通信领域，使用最多的一种信息传递方式就是完全双向的信息传递，这种信息传递方式要求信息发出方和信息接收方有着相同的信息传输频率，如果二者信息传输频率差别较大，那么必须要有专门的频率转换设备进行对某一方进行频率转换。

1.2 串行通信

在双向信息传输领域，一种使用较多的信息传输技术就是串行通信技术，这种技术特点为信息传递线路为一条，信息传递方式为位数传递。要想在单片机和个人电脑之间利用串行技术进行信息传递，并且确保单片机和个人电脑具有统一的时钟基准，如果二者时钟基准统一，那么二者就可以进行串行连接，利用串行通信的方式进行信息的传输和通信。时钟基准统一意味着单片机和个人电脑信息传输频率统一，所以可以直接进行信息的双向传递，不需要利用频率调整设备对时钟频率进行调整。信息传输方法是传输信息的重要标准。如果个人电脑和单片使用的时钟基准不同，那么他们信息传输的频率也就不同，需要外加信息传输频率调整设备来完成信息的双向传输。

2 串行通信在计算机上的应用

计算机在和其他设备进行通信时一种可供选择的通信方式就是串口通信，其中通信装置为串口，其并不是普通的USB接口。计算机在利用串口和其他装置进行信息交换和传输时候，信息传输的计量单位为比特,一个字节对应八个比特。评价个人电脑串口性能时，一种最重要的评价标准就是波特率，一秒内传输的字节对应的比特位就称为是波特率，单位为比特每秒。数据位在串口通信技术中的含义为传输信息的位数，其和通信协议有着非常大的关系，通常在串口通信中，传输信息的位数为五位或者是七位也可能是八位数。在串口通信技术中，停止位指的是传输信息的末尾，一般来讲停止位为是传输信息的第二位或者是第一位或者是第一点五位。外界环境因素将会对串口通信方式产生非常大的影响，使信息在传输过程中发生错误，为了减少外界环境是串口传输的影响，在实际串口信息传输过程中，通常设置校验码来对信息传输的正确性进行校验，校验码的设计仅仅是为了减少外界环境对串行数据传输过程中的影响，提高串行数据传输的准确性，而对实际串行信息传输是没有任何帮助的，所以在实际串行信息传输的设计中，既可以设计校验码，也可以不设计校验码。串行通信分类的一个重要依据就是串行通信协议，在这种分类标准的作用下，可以对串行通信方式进行如下的划分：一是RS232串行通信方式，这种串行通信方式是最为悠久的一种串行通信方式，产生时间最早；二是RS442串行通信方式，这种串行通信方式是对上一种串行通信方式的改进，是近几年刚刚提出的一种串行通信方式；三是RS485串行通信方式。

3 串行通信在单片机上的应用

当前生产的单片机串行通信接口的数量至少为两个，串行通信接口的方式都是全双工，这些串行通信接口具体的使用方法可以参考单片机的出场说明。在将单片机通过串行接口和个人电脑相连接时，应该根据单片机用途以及单片机种类进行相关操作，之后还需对单片机进行详细的串口通信设计。另一种方法就是对单片机进行初始化处理，通过编写相应的程序使单片机仅仅具有信息采集功能，而不具有其他功能。无论是通过哪种方法对单片机进行串行通信设计，都应该重置单片机中存储的内容或者是对寄存器进行重新标成，通过这种方法确保单片使用的流畅性和运行的稳定性。

和其他控制元件相比，单片机就要更为优良的适应能力、更低的制造成本、体积更为较小，所以在测控领域具有非常重要的应用。但由于单片机计算功能较为简单，对复杂数据的处理能力差，所以仪表中安装的单片机主要是用来进行数据采集，而之后的数据处理工作则需要由个人电脑完成，单片机采集的数据需要通过一定的方式传递个人电脑，当前使用最多的一种单片机和个人电脑信息传递方式就是串行通行。

4 连接设计

电子计算机的串口通信协议为RS232C，同时具有串行通信频率调整的设备。该串行通信协议的一秒钟最多能够传输19200比特/秒的数据，可以在二十米进行不同设备的通信，通信方式为单方向通信。逻辑信号“0”和逻辑信号”1”分别对应3~15v和-3~-15v电平。

当前，最常见的一种单片机就是51单片机，其能够进行双向的信息传递，并且能够利用协议转换装置将单片机电平通信协议转换为逻辑电平通信协议，通过这种方法完成单片机和个人电脑之间的通信。一般使用的协议转换器为MAX232，该协议转换器电源为5伏的直流电源，同时因为含有电源转换器，因此能够向单片机一侧提供TTL电平，向个人主机一侧提供±10V的电平。所以单片机和个人电脑之间进行串行通信时，各种装置的连接顺序依次为：单片机、MAX32以及个人电脑。

5 结束语

为了增大单片机的存储容量以及单片机数据的处理能力，通常将单片机的一端和计算机相连，进行数据的传输。串行通信具有较高的信息传输速率，同时能够保证信息传输的准确性，是当前使用较多的一种信息传输方式，因此本文选择串口通信进行单片机和计算机之间数据的传输。

[1]王硕,赵杨放,张扬.计算机单片机串行通信技术研究[J].艺术科技.2016(09)

[2]尹天明,李也白,张球河,王宇鸽.基于Win API串行通信技术的应用研究[J].计算机技术与发展.2006(04)

Study on computer and single chip microcomputer serial communication technologye

Wang Zhegang
（Xijing University，Xi'an Shanxi，710123）

A connect the monitor to the computer and monolithic integrated circuit and computer technology is the serial technique, also known as is a COM technology, this paper discusses serial technology for monolithic integrated circuit and computer connections, serial interface technology enables the application of single-chip microcomputer application greatly expanded.

Serial port technology; COM connection; MCU