白话微机：5.解释串行接口以及一些考研面试问题

一. 前言（回顾世界观）

        很久很久以前，有这样一个世界，这个世界有着现实世界一样的元素：那里的人又有一个别的名字叫做“数据”，人有0有1；人们也有住房，这些住房在这个世界叫做“存储器”；地上有路，这些路叫做“数据总线”(相比于第一篇进行修正)；这里也有行政部门，比如公安局之类的，又有个名字叫“寄存器”；有中央政府，政府又叫做“中央处理器”，这里也会发生的一些自然灾害(内部中断)和人为活动(外部中断)， I/O接口是城市(单片机)的城门和检查站，这篇文章我们来详细讲述一下串行接口。

二. 串行接口(小路)       

        串行接口是城市和农村之间的小路，连接城市（单片机）和小村庄（外部设备，如打印机、键盘或者另一块单片机）。这条小路（串行接口）很窄，不像宽阔的大街（数据总线），它并不允许多个人（数据位）并排同时行走，而是让人们（数据）一个接一个地排队行进。这样的路径虽然看起来效率不高，却有一个优势——它占地非常少，所以即便是在空间非常有限的情况下，也能从城市（单片机）伸展出去，和外面的世界（外部设备）建立联系。

        在这条小路上，有一个城市信使（串行数据传输控制器），负责确保每个人（数据位）能够按照正确的顺序，安全地从城市（单片机）出发，到达小村庄（外部设备），或者反过来，从小村庄到城市。信使会按照一定的速度（波特率）运送人们，确保每个人离开城市和进入城市的速度是恒定的，这样在城市和小村庄之间的通信就可以协调一致，不会出现混乱。

        总的来说，串行接口就是一个允许数据按序列单个一位地传输的小径，虽然比数据总线传输慢，但在连接远距离的设备或者在引脚数量受限的情况下非常有用。它确保了城市与外界小村庄之间能够进行稳定而有序的沟通。至此，普通城市(单片机)已经搭建完了，整体构成如下图所示。

 

三. 考研复试常问问题

     1]MCS-51串行接口有几种工作方式?

             MCS-51单片机城市的串行接口是一个多功能的小径，根据不同的需要可以改变其使用方式。以下是这个城市中串行接口的四种主要工作模式：

1. 方式0 (8位同步移位寄存器)：

   这种方式就像是一个古老的信号塔。当城市的中央政府（CPU）需要与外面的世界（外部设备）同步传递信息时，它使用一种特定的节奏和速度，通过信号塔，一次性传递完整的8位信息（数据字节）。这种方式很快速，但是需要外部设备在相同的节奏和速度上进行配合。

2. 方式1 (10位异步收发)：

   将这种方式想象成一条普通的通信道路，每次信使（串行传输控制器）不仅仅是发送基本的信息（8位数据字节），还会在这个信息前后添加额外的信息，比如一个起始信号（起始位）和一个结束信号（停止位）。这样，即使通信开始和结束的时刻不是严格同步的，接收方也能理解信息的开始和结束，确保信息的完整传递。

3. 方式2 (11位异步收发)：

   在这个模式下，城市（单片机）的通信方式更加复杂。信使（串行传输控制器）除了发送起始信号和结束信号之外，还会附加一个特别的身份标识（地址位或称为第9位）。这可以被想象成在信件上加盖的一个特殊印章，使得接收方（外部设备）能够识别这些信息是专为它们准备的，而不是给城市中其他地方的。这在多个设备需要监听同一通道时非常有用，因为它允许单片机指定信息是发给哪个设备的。

4. 方式3 (11位异步收发)：

   方式3与方式2相似，但它更加灵活，允许城市（单片机）在发送和接收信息时，能够更灵活地控制信使（串行传输控制器）的行为。这是一种更为高级的通信方式，可以在不同情况下调整其行动，例如在紧急情况下优先处理某些信息，或者在通信线路非常繁忙时暂时不发送信息。

     2]串行数据传输的特点?    

1. 按顺序进行：

   就像人们在狭窄的小径上行走，必须一个接一个地前进。因为小径狭窄（串行接口的带宽限制），人们不能并排走，所以只能排成一队，顺序通过。同样，串行传输中的数据位必须一个接一个地传送。

2. 传送速度慢：

   由于所有的人（数据位）都要通过同一条小径（串行通道），只能逐个通过，就像单行道一样，这限制了人流量（数据传输速度）。相比之下，如果是宽广的大道（并行传输），许多人可以同时并排通过，增加了整体的流量和速度。

3. 传输线少：

   设想一条狭窄的小径只需要很少的维护资源，与之相对的是，宽阔的大道（并行传输需要多条线）需要更多的材料和空间来建设。因此，串行接口仅需很少的线路（通常只有一对线用于发送和接收），这降低了它的物理复杂性和制造成本。

4. 成本低：

   建设和维护这样的小径（串行接口）比起宽阔的多车道大道（并行接口）要便宜得多。因为它只需要较少的物理材料（引脚数量少），并且由于其简单性，在设计和实现时也更加经济。

5. 传输距离远：

   小径可以蜿蜒曲折地延伸到远方的村庄（远距离设备），而不会像宽阔的大道那样需要大量的材料和维护。在电子学的角度，串行传输可以使用差分信号技术减少噪声干扰，这样信号可以在较远的距离上保持较高的完整性。相对于并行传输，串行传输对电磁干扰的抵抗能力更强，所以可以传输更远的距离而不会丢失数据。

        3]单片机的最小系统?内部的主要结构？

        最小系统:电源(城市电力供应)、晶振(为系统提供基本的时钟信号)、复位电路(快速重建措施)

        内部结构:ROM/RAM(住房)、计时器(时钟)、中断(紧急事件)、I/O接口(城门)、串行接口(城乡小路)、总线扩展控制(交通规划部门)。