基于USB单片机与PC的串行通信.doc

毕业设计题目:PC与单片机通过USB接口实现串行通信
毕
业
设
计
专业:电子信息工程技术
班级:电子1001
姓名:***
摘要
基于串口通讯的原理,分析和讨论了计算机与单片机如何通过USB接口使用相关的通讯协议实现串行通信的。本设计主要介绍如何使用一台计算机与一台单片机通过USB接口实现串行通信。在本设计中单片机采用AT89C51,USB转接芯片CH341;软件设计方面,PC机采用C语言编程,单片机方面用中断方式完成数据的接收和发送,程序开发采用汇编语言和Keil C语言。
关键字:PC机,单片机,USB,串行通信

目录
第1章前言 1
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本课题研究的主要内容 1
第2章串行通信基础 3
串口通信的基本知识 3
3
5
6
第3章 USB通信原理简介 7
USB简介 7
USB设备 8
USB的优点 9
10
USB的总线协议 11
11
USB的物理层 11
USB总线协议 12
第4章 PC与单片机通过USB的通信设计 20
设计方案选择 20
PC机同单片机通信存在的问题 21
USB接口同RS-232(DB-9)串口的比较 21
USB转接芯片的选择 21
22
22
23
23
PC机与USB通信程序设计 23
25
USB通信模块调试 27
结论 28
致谢 29
参考文献 30
第1章前言

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。
本课题研究的主要内容
(1)串行通信原理介绍;
(2)USB技术原理分析;
(3)单片机和PC机通过USB实现串行通信设计与实现。
本设计主要包含以下两个方面:
(1)硬件设计:单片机及外围电路设计;
(2)软件设计:单片机的通信控制程序, PC机的通信程序。
第2章串行通信基础
串口通信的基本知识

微机的信息交换有两种方式进行:串行通信方式和并行通信方式。

串行通信的设备是最古老的沟通机制之一。从IBM个人电脑和兼容式电脑的时代开始,几乎所有的计算机都配有一个或多个串行端口和一个并行端口。顾名思义,一个串行端口发送和接收串行数据,一次一位数据。相反,一个并行端口一次发送和接收8位数据,使用8个单独的线路。