２００８年第１１期
（总第１１１期）
大众科技
ＤＡＺＨＯＮＧ
ＫＥ
Ｊｌ
ＮＯ．１１。２００８
（Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｌｙ
Ｎｏ．１”）
基于ＵＳＢ接口的５
１单片机与ＰＣ机通信的方法
史迩冬，李清栋，周雪莉
（陕西理工学院，陕西汉中７２３０００）
【摘要】针对基于ＲＳ－２３２（ＤＢ－９）串口的单片机同ＰＣ机通信中的一些问题，文章介绍了一种简单可行的实现基于ＵＳＢ
接口的单片机与ＰＣ机通信的方法，提供了基于ＵＳＢ接口的单片机同ＰＣ机的通信模块，编写了简单的串口测试程序。验证了
电路的可行性。
【关键词】ＵＳＢ接口；单片机；ＰＣ机
【中图分类号】ＴＰ３３
【文献标识码】Ａ
【文章编号】１００８—１１５１（２００８）１１—００５５—０２
（一）串行通信介绍
１．串行通信的概念
串行通信分为异步和同步两种方式。在单片机中使用的
串行通信都是异步方式。而异步通信采用的是异步传送格式，
其字符格式如图１所示。数据发送和接收均将起始位和停止
位作为开始和结束的标志。在异步通信中，起始位占用ｌ位（低
电平），用来表示字符开始。其后为７或８位的数据编码，第
８位通常作为奇偶校验位。共有３种可能，即奇校验、偶校验
和无校验，可根据需要选定。最后为停止位（高电平）用来表
示字符传送结束。上述字符格式通常作为一个串行帧，若无
奇偶校验位，即为常见的１０位帧格式。
图１
串行通信帧格式示意图
２．串行通信的优点
与并行通信相比，串行通信有着明显的优势。
（１）串行通信只需要一条通信信道，电路简单，成本低
廉，容易实现。而并行通信信道较多，电路复杂。
（２）虽然串行通信的信道只有一条，但是传输速率很快。
由于并行通信的信道之间干扰较强，而且在产生数据错误后
需要全部重发，而串行通信在数据出错的情况下只需重发出
错位，因此串行通信的速度要快于并行通信。
（３）串行通信支持数据的异步传输。并行通信对数据传
输设备和接受设备的同步性要求很高，不利于计算机同外围
设备的通信，因此计算机同外围设备的通信基本采用串行传
输。
因此，当今的计算机系统在与外围设备连接时，几乎全
部采用串行通信协议。
现在的计算机提供了各种各样的串口，他们支持不同的
通信协议，有着不同的功能。目前计算机提供的串口有
ＲＳ－２３２，ＲＪ４５，ＵＳＢ２．０等。
３．Ｐｃ机同单片机通信存在的问题
目前，５ｌ单片机同Ｐｃ机的通信在大多数情况下仍然是使
用ＲＳ一２３２（ＤＢ一９）串１：３作为通信接口实现的。而随着ＵＳＢ接口
技术的成熟和使用的普及，由于ＵＳＢ接口大有着一系列
ＲＳ一２３２（ＤＢ一９）串口无法比拟的优点，ＲＳ－２３２（ＤＢ－９）串口正在
逐步的为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一２３２（ＤＢ－９）串口与Ｐｃ机联络的
单片机设备的使用范围。
４．ＵＳＢ接口同ＲＳ一２３２（ＤＢ．＿９）串口的比较
通过ＵＳＢ接口和ＲＳ一２３２（ＤＢ一９）的比较，不难发现：
（１）ＵＳＢ接口支持即插即用和热插拔，而ＲＳ－２３２（ＤＢ－９）
串口不支持即插即用和热插拔，设备安装后需重启计算机方
可使用。
（２）ＵＳＢ接口的传输速率较快，可达４８０１Ｉｆｏｐｓ（ｖ２．０），
而ＲＳ一２３２（册一９）串口的最高速率仅为１９２００波特。
（３）ＵＳＢ接口占用体积较小，插拔方便；而ＲＳ－２３２（叩一９）
串口的的插拔需要使用改锥，且在机箱后操作，比较麻烦。
综上可知，ＵＳＢ接口取代ＲＳ一２３２（ＤＢ一９）串口的趋势不可
逆转。
（二）基于ＵＳＢ接口的５１单片机和Ｐｃ机通信模
块的设计
１．设计思路
使用ＵＳＢ—ＲＳ２３２转接芯片实现ＰＣ机同单片机物理层的连
接，通过编写单片机指令实现数据帧格式的匹配。
２．ＵＳＢ转接芯片的选择
目前常用的ＵＳＢ转接芯片包括ＰＬ２３０３，ＣＨ３４１，ｃＰ２１０１，
ＦＴ２３２等。在综合考虑了各方面因素后，ＣＨ３４１成为了本次电
路设计的首选芯片。
ＣＨ３４１是南京沁恒电子公司生产的ＵＳＢ总线的转接芯片，
通过ＵＳＢ总线提供异步串口，打印口，并口及常用的２线和４
线等同步串行端口。其特点有：
（１）提供全速ＵＳＢ设备借口，兼容ＵＳＢ２．０，外围设备只
需要晶体和电容；
（２）可通过外部的低成本串行ＥＰＲＯＭ定义厂商ＩＤ，产品
ＩＤ，序列号等；
（３）成本低廉，可直接转换原串口外围设备：
（４）采用ＳＯＰ－２８封装，串口应用还提供小型的ＳＳＯＰ一
２０封装。
【收稿日期】２００８－０８－１５
【作者简介】史迩冬（１９８６一），男，陕西理工学院物理系在读生。
．５５．
万方数据
