串行通信與串行接口技術(shù)第一頁，共62頁。1.通信方式計算機與外界（計算機與計算機之間、計算機與外圍設(shè)備之間）的信息交換稱為通信。 并行通信 串行通信串行通信概述2第二頁，共62頁。數(shù)據(jù)位：根據(jù)情況可取5位、6位、7位或8位，低位在前高位在后。2串行通信(1)分類（按數(shù)據(jù)格式分） 異步通信

停止位：通常可取1位、1.5位或2位，用于向接收端表示一幀字符信息已發(fā)送完畢，也為發(fā)送下一幀字符作準(zhǔn)備。3第三頁，共62頁。同步通信*

在同步通信中，同步字符可以采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)字符，也可由用戶約定。在單同步字符幀結(jié)構(gòu)中，同步字符常采用ASCII碼中規(guī)定的SYN(即16H)代碼；

在雙同步字符幀結(jié)構(gòu)中，同步字符一般采用國際通用標(biāo)準(zhǔn)代碼EB90H。4第四頁，共62頁。（2）波特率(baudrate)波特率是串行通信的重要指標(biāo)，用于表征數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，定義為每秒鐘傳送二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)(bit)，單位是波特，即1波特=1bit/s（bps)。【例】某異步通信的傳輸速率為7200字符幀/分鐘，每個字符幀的長度為10位。則傳輸速率為： 720010位60秒=1200bps每位傳輸時間（位寬）：5第五頁，共62頁。（3）串行通信的差錯校驗 奇偶校驗

發(fā)送數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)后尾隨一位奇偶校驗位（0或1）。當(dāng)設(shè)置為奇校驗時，數(shù)據(jù)中1的個數(shù)與校驗位1的個數(shù)之和應(yīng)為奇數(shù)；當(dāng)設(shè)置為偶校驗時，數(shù)據(jù)中1的個數(shù)與校驗位1的個數(shù)之和應(yīng)為偶數(shù)。 接收時，接收方采用與發(fā)送方一樣的差錯校驗方法對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗。

和校驗

發(fā)送方對發(fā)送的數(shù)據(jù)塊求和，產(chǎn)生一個字節(jié)的校驗和，并將其尾隨數(shù)據(jù)塊發(fā)送；接收方將接收的數(shù)據(jù)求和，將結(jié)果與發(fā)送方發(fā)送的“校驗和”進(jìn)行比較以判斷是否出錯。6第六頁，共62頁。89C51串行通信接口一、串行通信及接口1.結(jié)構(gòu)：89C51內(nèi)部有全雙工的異步通訊串行口（UART）；兩個獨立的接收、發(fā)送緩沖器SBUF(屬于特殊功能寄存器)，一個用作發(fā)送，一個用作接收。發(fā)送緩沖器只能寫入不能讀出；接收緩沖器只能讀出不能寫入，兩者共用一個字節(jié)地址(99H)。7第七頁，共62頁。2.串行口控制寄存器SCON

用于串行通信的方式選擇、接收和發(fā)送控制以及串行口的狀態(tài)標(biāo)志指示。

SM0SM1--串行口工作方式選擇位D7D6D5D4D3D2D1D0SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISM0SM1工作方式功能描述波特率00011011方式0方式1方式2方式38位同步移位寄存器10位UART11位UART11位UARTfosc/12可變（定時器控制）fosc/64、fosc/32可變（定時器控制）8第八頁，共62頁。SM2：多機通信控制位*主要用于方式2和方式3。當(dāng)串行口以方式2和方式3接收數(shù)據(jù)時：SM2=1，則只有在接收到的第9位數(shù)據(jù)(RB8)為1時才將接收到的前8位數(shù)據(jù)送入SBUF，并置位RI產(chǎn)生中斷請求；否則將接收到的前8位數(shù)據(jù)丟棄。SM2=0，則不論第9位數(shù)據(jù)是0還是1，都將前8位數(shù)據(jù)裝入SBUF中，并產(chǎn)生中斷請求。在方式0，SM2必須為0。REN：允許接收控制位REN=0時禁止串行口接收。REN=1時允許串行口接收。該位由軟件置位或復(fù)位。9第九頁，共62頁。TB8：發(fā)送數(shù)據(jù)位*在方式2或方式3時，TB8是發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位，根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)的需要由軟件置位或復(fù)位?？勺鳛槠媾夹ｒ炍?單機通信)?？稍诙鄼C通信中作為發(fā)送地址幀或數(shù)據(jù)幀的標(biāo)志位。多機通信時，一般約定：發(fā)送地址幀時，設(shè)置TB8=1；發(fā)送數(shù)據(jù)幀時，設(shè)置TB8=0。在方式0和方式1中，該位未用。RB8：接收數(shù)據(jù)位*在方式2和方式3時，存放接收數(shù)據(jù)的第9位。可以是約定的奇偶校驗位。可以是約定的地址/數(shù)據(jù)標(biāo)志位，可根據(jù)RB8被置位的情況對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行某種判斷。在多機通信時，若RB8=1，說明收到的數(shù)據(jù)為地址幀；RB8=0，說明收到的數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)幀。在方式1下，若SM2=0，則RB8用于存放接收到的停止位方式；方式0下，該位未用。10第十頁，共62頁。TI：發(fā)送中斷標(biāo)志位用于指示一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完否。方式0下，發(fā)送電路發(fā)送完第8位數(shù)據(jù)時，TI由硬件置位。其他方式下，TI在發(fā)送電路開始發(fā)送停止位時置位，這就是說：TI在發(fā)送前必須由軟件復(fù)位，發(fā)送完一幀后由硬件置位。因此，CPU查詢TI狀態(tài)便可知一幀信息是否已發(fā)送完畢。RI：接收中斷標(biāo)志位用于指示一幀信息是否接收完。在方式1下，RI在接收電路接收到第8位數(shù)據(jù)時由硬件置位。在其他方式下，RI是在接收電路接收到停止位的中間位置時置位的，RI也可供CPU查詢，以決定CPU是否需要從SBUF中提取接收到的字符或數(shù)據(jù)。RI也由軟件復(fù)位。

11第十一頁，共62頁。3.電源控制寄存器PCON

SMOD--串行口波特率倍增位 PCON不可位尋址?？捎孟铝兄噶钤O(shè)置SMOD位： ANLPCON,#7FH;SMOD=0 ORLPCON,#80H;SMOD=1D7D6D5D4D3D2D1D0SMOD---GF1GF0PDIDL12第十二頁，共62頁。4.串行通信工作方式（1）串行工作方式0*工作原理 串行口作為同步移位寄存器使用； 以RXD（P3.0）端作為數(shù)據(jù)移位的輸入端和輸出端；TXD（P3.1）端輸出移位脈沖； 8位為一幀，不設(shè)起始位和停止位，低位在前，高位在后；幀格式如下： 每個機器周期發(fā)送或接收一位，故波特率為fosc/12；...D0D1D2D3D4D5D6D7...13第十三頁，共62頁。發(fā)送時，只需將數(shù)據(jù)寫入串行口緩沖寄存器SBUF，即啟動發(fā)送，串行口把8位數(shù)據(jù)以fosc/12的波特率從RXD端送出（低位在前），發(fā)送完置中斷標(biāo)志TI為“1”；接收時，軟件置REN=1時，串行口即開始從RXD端以fosc/12波特率輸入數(shù)據(jù)（低位在前），當(dāng)接收到8位數(shù)據(jù)時，置中斷標(biāo)志RI為“1”，用戶可從SBUF讀數(shù)據(jù)。應(yīng)用串行工作方式0常用于擴展I/O接口。14第十四頁，共62頁。（2）串行工作方式1工作原理串行口作為通用異步接收和發(fā)送器（UART）使用；10位為一幀，幀格式如下：定時器T1作為波特率發(fā)生器，通常選用方式2（自動重裝入初值方式）、定時、禁止中斷；..0D0D1D2D3D4D5D6D71..起始位停止位15第十五頁，共62頁。波特率={T1溢出率}2SMOD/32

T1溢出周期=（256-初值）12/fosc

T1溢出率=fosc/[12（256-初值）] 波特率=2SMODfosc/[384（256-初值）]

則定時器T1方式2的初值為：

初值=256-2SMODfosc/[384波特率]發(fā)送時，數(shù)據(jù)從引腳TXD輸出，當(dāng)數(shù)據(jù)寫入串行口緩沖寄存器SBUF，即啟動發(fā)送，發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)置中斷標(biāo)志TI為“1”；接收時，軟件置REN=1時，串行口即開始采樣RXD端，當(dāng)檢測到起始位時開始接收一幀數(shù)據(jù)，接收到停止位時置中斷標(biāo)志RI為“1”，用戶可從SBUF讀數(shù)據(jù)。16第十六頁，共62頁?！纠坑蓛?nèi)部RAM單元30H～4FH取出ASCII碼數(shù)據(jù)，在最高位上加奇偶校驗位后由串行口輸出，采用10位異步通信，波特率為1200bit/s，fosc=11.0592MHz。解：由題意可知，應(yīng)把串行口置為方式1；采用定時器T1，以方式2工作，作波特率發(fā)生器，預(yù)置值(TH1)=(TL1)=0E8H。初值=256-2SMODfosc/[384波特率]=256-2011059200/(3841200)=256-24=0E8H17第十七頁，共62頁。TX:MOVC,P;設(shè)置奇校驗位CPLCMOVACC.7,CMOVSBUF,A;啟動串行口發(fā)送JNBTI,$;等待發(fā)送完CLRTI;清TI標(biāo)志,允許再發(fā)送RETMOVTMOD,#20H;設(shè)T1為模式2MOVTL1,#0E8H;裝入時間常數(shù)MOVTH1,#0E8HSETBTR1;啟動定時器T1MOVSCON,#40H;設(shè)串行口為方式1MOVR0,#30H;發(fā)送數(shù)據(jù)首地址MOVR7,#32;發(fā)送個數(shù)LOOP:MOVA,@R0;發(fā)送數(shù)據(jù)送累加器ALCALLTX;調(diào)發(fā)送子程序INCR0;指向下一步個地址DJNZR7,LOOP……18第十八頁，共62頁。工作原理串行口作為通用異步接收和發(fā)送器（UART）使用；11位為一幀，幀格式如下：

可編程位（第9數(shù)據(jù)位）D8由軟件置“1”或清“0”，可作檢驗位，也可作它用。發(fā)送方發(fā)送時將TB8裝入D8，接收方接收時將D8裝入RB8；波特率=2SMOD

fosc/64..0D0D1D2D3D4D5D6D7D81..起始位停止位（3）串行工作方式2*19第十九頁，共62頁。（4）串行工作方式3*工作原理 串行工作方式3的波特率與方式1相同；其他功能與方式2完全相同。20第二十頁，共62頁。二、89C51串行通信應(yīng)用1.雙機串行通信技術(shù)如果兩個8031應(yīng)用系統(tǒng)相距很近，將它們的串行口直接相連，即可實現(xiàn)雙機通信。AT89S51AT89S51(P3.0)(P3.0)(P3.1)(P3.1)21第二十一頁，共62頁?！纠侩p機通信RTX.DSN22第二十二頁，共62頁。 ORG 0000H ;發(fā)送端程序tx.asm LJMP MAIN ORG 0030HMAIN:MOV TMOD,#20H ;設(shè)T1為模式2 MOV TL1,#0FDH MOV TH1,#0FDH ;波特率9600 ANL PCON,#7FH ;SMOD=0

SETB TR1 ;啟動定時器T1 MOV SCON,#40H;設(shè)串行口為方式1 MOV A,#0FEHL1:MOV SBUF,A ;發(fā)送數(shù)據(jù) JNB TI,$ ;發(fā)送完？ CLR TI LCALL D1S ;延時1秒 RL A SJMP L123第二十三頁，共62頁。 ORG 0000H ;接收端程序rx.asm LJMP MAIN ORG 0030HMAIN:MOV SP,#60H MOV TMOD,#20H MOV TL1,#0FDH MOV TH1,#0FDH ;波特率9600 ANL PCON,#7FH ;SMOD=0 SETB TR1 MOV SCON,#50H ;串口方式1，允許接收L2: JNB RI,$ ;接收到數(shù)據(jù)？ CLR RI MOV A,SBUF MOV P1,A SJMP L224第二十四頁，共62頁。相互轉(zhuǎn)換232C接口采用EIA電平（負(fù)邏輯）“0”電平為＋3V～＋15V“1”電平為－3V～－15V實際常用±12V或±15V標(biāo)準(zhǔn)TTL電平（正邏輯）“1”電平：＋2.4V～＋5V“0”電平：0V～0.8V2.單片機與PC機的通信為了增加通信距離，減少通道及電源干擾，可以在通信線路上采取光電隔離的方法，利用RS-232C、RS-422或RS485標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行雙機通信。25第二十五頁，共62頁。MAX232：+5V供電，RS-232驅(qū)動器/接收器單片機TXDRXDPC機RXDTXDDB-9(P3.0)(P3.1)(2)(3)(5)26第二十六頁，共62頁。PC端軟件：串口調(diào)試工具（可顯示從串口接收的數(shù)據(jù)）顯示窗口通信協(xié)議設(shè)置27第二十七頁，共62頁。串行接口器件與單片機接口時需要的I/O口線很少（僅需1～4條），極大地簡化了器件間的連接，進(jìn)而提高了可靠性。串行接口器件體積小，因而占用電路板的空間小，僅為并行接口器件的10%，明顯減少了電路板空間和成本。串行接口工作電壓寬、抗干擾能力強、功耗低、數(shù)據(jù)不易丟失。串行擴展技術(shù)在IC卡、智能儀器儀表以及分布式控制系統(tǒng)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。串行接口技術(shù)28第二十八頁，共62頁。一、1-Wire（單總線）接口

單總線（1-Wirebus）是由DALLAS公司推出的外圍串行擴展總線。它只有一條數(shù)據(jù)輸入/輸出線DQ，總線上的所有器件都掛在DQ上，電源也可通過這條信號線供給，稱為單總線技術(shù)。1-Wire器件按照串行協(xié)議進(jìn)行供電和數(shù)據(jù)通信。

優(yōu)勢:通過單線接口提供器件控制及操作每個器件具有全球唯一的工廠光刻ID(64位ROM)通過單總線供電(“寄生電源”)可掛接多點：單一總線可掛接多個器件(長度≤200M)29第二十九頁，共62頁。DS18B20—ProgrammableResolution1-WireDigitalThermometer30第三十頁，共62頁。Unique1-WireInterfaceRequiresOnlyOnePortPinforCommunicationEachDevicehasaUnique64-BitSerialCodeStoredinanOn-BoardROMMultidropCapabilitySimplifiesDistributedTemperature-SensingApplicationsRequiresNoExternalComponentsCanBePoweredfromDataLine;PowerSupplyRangeis3.0Vto5.5VMeasuresTemperaturesfrom-55°Cto+125°C(-67°Fto+257°F)±0.5°CAccuracyfrom-10°Cto+85°CThermometerResolutionisUserSelectablefrom9to12BitsConvertsTemperatureto12-BitDigitalWordin750ms(Max)User-DefinableNonvolatile(NV)AlarmSettingsAlarmSearchCommandIdentifiesandAddressesDevicesWhoseTemperatureisOutsideProgrammedLimits(TemperatureAlarmCondition)Availablein8-PinSO(150mils),8-PinμSOP,and3-PinTO-92PackagesSoftwareCompatiblewiththeDS1822ApplicationsIncludeThermostaticControls,IndustrialSystems,ConsumerProducts,Thermometers,orAnyThermallySensitiveSystem31第三十一頁，共62頁。典型應(yīng)用測溫范圍：-55℃～+125℃；(9/12位二進(jìn)制碼表示)測溫精度：±0.5℃(-10℃～+85℃)；用戶自設(shè)定溫度報警上下限，其值是非易失性的測溫距離：≤200M；32第三十二頁，共62頁。封裝及引腳33第三十三頁，共62頁。溫度寄存器34第三十四頁，共62頁。溫度—數(shù)字量關(guān)系小數(shù)整數(shù)負(fù)溫度為補碼表示35第三十五頁，共62頁。存儲器36第三十六頁，共62頁。配置寄存器37第三十七頁，共62頁。DS18B20操作38第三十八頁，共62頁。串行接口技術(shù)-1-Wire總線39第三十九頁，共62頁。串行接口技術(shù)-1-Wire總線40第四十頁，共62頁。操作時序DALLAS公司為單總線的尋址及數(shù)據(jù)的傳送提供了嚴(yán)格的時序規(guī)范，具體內(nèi)容可查閱數(shù)據(jù)手冊。主機發(fā)復(fù)位脈沖接收器件“存在”脈沖41第四十一頁，共62頁。串行接口技術(shù)-1-Wire總線寫“0”寫“1”讀“1”讀“0”42第四十二頁，共62頁。串行接口技術(shù)-1-Wire總線43第四十三頁，共62頁?！纠繙囟葌鞲衅鱀S18B20的DQ與P3.4相連。下列為讀溫度和轉(zhuǎn)換程序。（P3.4）44第四十四頁，共62頁。;---------------------------------------------------------------------------;**DS18B20讀溫度子程序;12位分辨率，MSB存入65H，LSB存入64H;轉(zhuǎn)換為BCD碼存入6FH（符號位，F(xiàn)FH負(fù)，00H正）,6EH（百位）;6DH（十位）,6CH（個位）,6BH（小數(shù)）;---------------------------------------------------------------------------RD_TEMP:SETBP3.4

LCALLRST1820

;讀溫度之前必須先復(fù)位

JB F0,YES

;查看標(biāo)志位看18B20是否存在，1為存在，0為不存在

RET

;不存在則返回

YES:MOV A,#0CCH

;存在則開始讀溫度,跳過ROM匹配

LCALL WRB

;調(diào)寫子程序

MOV A,#44H

;發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令

LCALL WRB

;調(diào)寫子程序

MOVB,#150

WT:LCALL DISP

DJNZ B,WT

;等待AD轉(zhuǎn)換完成,現(xiàn)在分辨率為12位,溫度最大轉(zhuǎn)換時間為750MS

LCALL RST1820

;讀溫前需要復(fù)位

MOV A,#0CCH

;跳過ROM匹配

LCALL WRB

MOV A,#0BEH

;發(fā)讀溫度命令

LCALL WRB

LCALL RD2B

;將溫度數(shù)據(jù)讀回

LCALL BTOD

;將溫度值轉(zhuǎn)換為BCD碼

RET45第四十五頁，共62頁。;18B20復(fù)位子程序;18B20復(fù)位需要將數(shù)據(jù)位拉低500us;18B20收到信號后要等待16-60us,然后發(fā)出60-240us的低脈沖RST1820:SETB P3.4

NOP CLR P3.4 MOV R6,#3RST0:MOV R7,#105

;設(shè)一個537us延時

DJNZ R7,$ DJNZ R6,RST0SETB P3.4

;拉高數(shù)據(jù)線,等待回應(yīng)

NOP NOP NOP MOV R6,#23 RST1:JNB P3.4,RST2

;延時延時50us等待18B20回應(yīng),若返回低脈沖則說明18B20存在

DJNZ R6,RST1 LJMP RST3

;經(jīng)過反應(yīng)時間而沒檢測到18B20的存在,則跳轉(zhuǎn)去清零標(biāo)志位

RST2:SETB F0

;檢測到18B20存在,置1標(biāo)志位

LJMP RST4RST3:CLR F0

;沒檢測到18B20,清零標(biāo)志位

LJMP RST5RST4:MOV R6,#111 ;延時240us,確定回應(yīng)信號已發(fā)完

DJNZ R6,$

RST5:SETB P3.4 RET46第四十六頁，共62頁。;-------------------------------------------------------------------;寫18B20子程序;-------------------------------------------------------------------

WRB:MOV R6,#8

;寫計數(shù)寄存器，一共有8位數(shù)據(jù)

CLR CWRB1:CLR P3.4 MOV R7,#6

;設(shè)一個延時

DJNZ R7,$RRC A

;右循環(huán)，先輸出低位

MOV P3.4,C MOV R7,#23

;設(shè)延時50us

DJNZ R7,$ SETB P3.4 NOP NOP DJNZ R6,WRB1

;判斷是否完成數(shù)據(jù)傳送

SETB P3.4

;完成傳送拉高數(shù)據(jù)位

RET47第四十七頁，共62頁。;--------------------------------------------------------;從18B20中讀出溫度數(shù)據(jù)子程序,存入65H,64H;--------------------------------------------------------

RD2B:MOV R5,#2

;設(shè)讀回數(shù)據(jù)個數(shù)指針

MOV R0,#64H

;把溫度數(shù)據(jù)低位存入64H

RD2B0:MOV R6,#8

;設(shè)數(shù)據(jù)長度指針

RD2B1:CLR C SETB P3.4 NOP NOP CLR P3.4 NOP NOP NOP SETB P3.4 MOV R7,#9 DJNZ R7,$ MOV C,P3.4 MOV R7,#23DJNZ R7,$ RRC A DJNZ R6,RD2B1 MOV @R0,A INC R0

;高位存入65H

DJNZ R5,RD2B0 RET48第四十八頁，共62頁。;--------------------------------------------------------;將溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為BCD碼子程序;--------------------------------------------------------

BTOD:MOV A,65H

JNB ACC.7,PLUS

;判斷正負(fù)

CPL A MOV 67H,A MOV A,64H CPL A ADD A,#01H MOV 66H,A MOV A,67H ADDC A,#00H

MOV 67H,A

;若為負(fù)數(shù)，求絕對值存入67H,66H

MOV6FH,#0FFH

;置負(fù)數(shù)標(biāo)志

SJMP BTOD0

PLUS:MOV6FH,#00H

;置正數(shù)標(biāo)志

MOV 67H,65H MOV 66H,64H49第四十九頁，共62頁。BTOD0:MOV A,66H ANL A,#0FH MOV DPTR,#POINT MOVC A,@A+DPTR MOV6BH,A MOV A,66H ANL A,#0F0H SWAP A MOV 63H,A MOV A,67H ANL A,#07H SWAP A ORL A,63H MOV B,#100 DIV AB MOV 6EH,A MOV A,#10 XCH A,B DIV AB MOV 6DH,A MOV 6CH,B RETPOINT:DB00H,01H,01H,02H,02H,03H,04H,04H,05H,06H,06H,07H,07H,08H,09H,09H50第五十頁，共62頁。SPI（SerialPeriperalInterface）是Motorola公司推出的同步串行外設(shè)接口，允許單片機與多個廠家生產(chǎn)的帶有該接口的設(shè)備直接連接，以串