单片机串行接口详解：异步通信与电气特性

本章节主要探讨了单片机的串行接口及串行通信的相关知识。首先，章节概述了电气特性，如RS-232C标准定义的逻辑电平，以及其最大电缆长度和传输效率。RS-232C的逻辑“1”和“0”分别对应于-3V到-15V和+3V到+15V的电压范围，而通信距离限制在30米内，最高传输速率可达20kbps。 章节的核心内容集中在单片机串行通信的实践应用上。串行通信是一种按位顺序进行数据传输的方式，通过一条传输线就能实现低成本的通信，尽管速度相对较慢。异步串行通信是常见的通信方式，它利用各自的时钟控制数据发送和接收，每个字符帧包含起始位、数据位、奇偶校验位和停止位，这些组成部分确保了数据的正确性和帧边界。 单片机的串行口设计通常支持TTL电平，但这种传输形式对距离和抗干扰能力有限。为了克服这些问题，章节介绍了如何通过电平转换芯片MAX232实现TTL电平与RS-232电平的转换，这种转换只需要简单的外部电路和5V电源，使得远距离通信成为可能。此外，异步通信还有单工、半双工和全双工三种工作模式，分别对应不同的数据传输方向和并发性。 在实际编程中，学习者需要掌握如何设置串行通信控制寄存器以配置工作模式、波特率和其它通信参数，以及如何编写代码来发送和接收数据。这包括理解位时间、帧的概念，以及如何构建异步通信协议，比如在字符帧结构中的各个位置插入相应的位。 本章节内容涵盖了单片机串行通信的基础理论、硬件接口、工作方式选择、信号形式以及编程技巧，对于理解和应用单片机在各种场景下的串行通信至关重要。通过深入学习，学生可以有效地实现单片机与外部设备之间的高效数据交换，提升系统的通信性能和可靠性。