1、8-1 串行通信基礎(chǔ)知識(shí),8-2 串行口及控制寄存器,8-3 串行通信工作方式,8-4 串行口的應(yīng)用,第8章 串行數(shù)據(jù)通信,8-1 串行通信基礎(chǔ)知識(shí),一、串行通信基本原理： 并行 數(shù)據(jù)傳送 同步 串行 異步（用于單片機(jī)中）,異步通信的雙方需要兩項(xiàng)約定： 1.字符格式： 一幀字符位數(shù)的規(guī)定：數(shù)據(jù)位，校驗(yàn)位，起始位和停止位。,2.波特率(位/秒)和傳送速率的規(guī)定： 例：要求每秒傳送120個(gè)字符，每幀為10位。 解： B=12010=1200波特 每位0.83ms 數(shù)據(jù)位傳送輸率=1208=960位/秒,(二)同步通信： 以一串字符為一個(gè)傳送單位，字符間不加標(biāo)識(shí)位，在一串字符開始 用同步字符標(biāo)識(shí)，硬

2、件要求高，通訊雙方須嚴(yán)格同步。,二、串行通信的基本方式： (一)異步通信： 以字符為傳送單位用起始位和停止位標(biāo)識(shí)每個(gè)字符的開始和結(jié)束字 符，間隔不固定，只需字符傳送時(shí)同步即可。 異步通訊常用格式：一個(gè)字符幀,三、串行接口功能：,（1）發(fā)送器：并串?dāng)?shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，添加標(biāo)識(shí)位和校驗(yàn)位，一幀發(fā)送結(jié)束，設(shè)置結(jié)束標(biāo)志，申請(qǐng)中斷。 （2）接收器：串并數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，檢查錯(cuò)誤，去掉標(biāo)識(shí)位，保存有效數(shù)據(jù)，設(shè)置接收結(jié)束標(biāo)志，申請(qǐng)中斷。 （3）控制器：接收編程命令和控制參數(shù)，設(shè)置工作方式：同步/異步、字符格式、波特率、校驗(yàn)方式、數(shù)據(jù)位與同步時(shí)鐘比例等。,四、串行數(shù)據(jù)傳送方向： 1、單工通訊：數(shù)據(jù)單向傳送。（1條數(shù)據(jù)線

3、，單向） 2、半雙工通訊：數(shù)據(jù)可分時(shí)雙向傳送。（2條數(shù)據(jù)線，雙向） 3、全雙工通訊：可同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收。 （1條或2條數(shù)據(jù)線，雙向）,五、異步串行通信的信號(hào)形式：,1、遠(yuǎn)距離直接傳輸數(shù)字信號(hào)，信號(hào)會(huì)發(fā)生畸變，因此要把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)再進(jìn)行傳送?？衫霉饫|、專用通信電纜或電話線。 方法：通常使用頻率調(diào)制法（頻帶傳送方式）。,通常： “1”：1270Hz或2225Hz； “0”：1070Hz或2025Hz。,2、因通信時(shí)（有干擾）信號(hào)要衰減，所以常采用RS232電平負(fù)邏輯，拉開“0”和“1”的電壓檔次，以免信息出錯(cuò)：,RS232負(fù)邏輯（EIA電平）： “0”：+3V+25V； “1”： -

4、3V -25V。 最大傳輸信息的長(zhǎng)度為15米。,TTL正邏輯： “0”： 0 2.4V； “1”： 3.6V+5V； 高阻：2.4V3.6V。 TTL電平直接傳輸距 離一般不超過1.5米。,RS232負(fù)邏輯： “0”：+5V+15V； “1”： -5V -15V。 最大傳輸信息的長(zhǎng)度為15米。,RS-232C (電平轉(zhuǎn)換芯片為MAX232) RS-422 RS-485,8-2 串行口及控制寄存器,串行接口輸入/輸出引腳：TXD(P3.1)、RXD(P3.0) 數(shù)據(jù)格式：按不同方式，一幀數(shù)據(jù)位數(shù) 8/10/11 發(fā)送/接收時(shí)，數(shù)據(jù)皆低位在前。,一幀字符發(fā)送/接收結(jié)束，置位標(biāo)志位(TI/RI)，

5、并申請(qǐng)串行中斷。 中斷控制：中斷允許位ES、總允許EA； 中斷入口：0023H。,1個(gè)全雙工串行接口，可同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收。,8-2-1 MCS-51串行接口,一、串行接口控制：,1.數(shù)據(jù)緩沖器SBUF： 發(fā)送SBUF和接收SBUF共用一個(gè)地址99H。 1）發(fā)送SBUF存放待發(fā)送的8位數(shù)據(jù)，寫入SBUF將同時(shí) 啟動(dòng)發(fā)送。發(fā)送指令： MOVSBUF，A 2）接收SBUF存放已接收成功的8位數(shù)據(jù)，供CPU讀取。讀取串行口接收數(shù)據(jù)指令： MOV A，SBUF,2.節(jié)電控制寄存器PCON： SMOD（PCON.7）：波特率加倍控制位。 SMOD=1，波特率加倍； SMOD=0，則不加倍。,SM0、SM

6、1：選擇串行口4種工作方式。 SM2：多機(jī)控制位，用于多機(jī)通訊。 REN：允許接收控制位，REN=1，允許接收； REN=0，禁止接收。 TB8：發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)位，可用作校驗(yàn)位和地址/數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)位。 RB8：接收的第9位數(shù)據(jù)位或停止位。 TI ：發(fā)送中斷標(biāo)志，發(fā)送一幀結(jié)束，TI=1，必須軟件清零； RI ：接收中斷標(biāo)志，接收一幀結(jié)束，RI=1，必須軟件清零。,3.串行口控制/狀態(tài)寄存器SCON(98H)：,請(qǐng)見P229！,8-3 串行通信工作方式,（1）方式0：同步移位寄存器方式 用于擴(kuò)展并行I/O接口。 1. 一幀8位，無起始位和停止位。 2. RXD：數(shù)據(jù)輸入/輸出端。 TXD：同步脈沖輸

7、出端，每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)位。 3. 波特率Bfosc/12 如：fosc12MHz，B1MHz，每位數(shù)據(jù)占1s。 4. 發(fā)送過程：寫入SBUF，啟動(dòng)發(fā)送， 一幀發(fā)送結(jié)束，TI1。 接收過程：REN=1且RI=0，啟動(dòng)接收， 一幀接收完畢，RI1。,SM0、SM1選擇四種工作方式。,時(shí)序圖：,(2) 方式1：8位數(shù)據(jù)異步通訊方式,1. 一幀10位：8位數(shù)據(jù)位，1個(gè)起始位(0)，1個(gè)停止位(1)。 2. RXD：接收數(shù)據(jù)端。 TXD：發(fā)送數(shù)據(jù)端。 3.波特率：用T1作為波特率發(fā)生器， B=(2SMOD/32)T1溢出率。 4.發(fā)送：寫入SBUF，同時(shí)啟動(dòng)發(fā)送，一幀發(fā)送結(jié)束，TI=1。 接收：RE

8、N=1，允許接收。 接收完一幀，若RI=0且停止位為1 (或SM2=0)，將接 收數(shù)據(jù)裝入SBUF，停止位裝入RB8，并使RI=1； 否則丟棄接收數(shù)據(jù)，不置位RI。,當(dāng)REN=1，CPU開始采樣RXD引腳負(fù)跳變信號(hào)，若出現(xiàn)負(fù)跳變，才進(jìn)入數(shù)據(jù)接收狀態(tài)，先檢測(cè)起始位，若第一位為0，繼續(xù)接收其余位；否則，停止接收，重新采樣負(fù)跳變。 數(shù)據(jù)采樣速率為波特率16倍頻，在數(shù)據(jù)位中間，用第7、8、9個(gè)脈沖采樣3次數(shù)據(jù)位，并3中取2保留采樣值。,時(shí)序圖：,(3) 方式2和方式3： 9位數(shù)據(jù)異步通訊方式,1.一幀為11位：9位數(shù)據(jù)位，1個(gè)起始位(0)，1個(gè)停止位(1)。 第9位數(shù)據(jù)位在TB8/RB8中，常用作校驗(yàn)

9、位和多機(jī)通訊 標(biāo)識(shí)位。 2. RXD：接收數(shù)據(jù)端， TXD：發(fā)送數(shù)據(jù)端。 3.波特率：方式2：B=(2SMOD/64)fosc 。 方式3：B=(2SMOD/32)T1溢出率 。 4.發(fā)送：先裝入TB8，寫入SBUF并啟動(dòng)發(fā)送，發(fā)送結(jié)束，TI=1。 接收：REN=1，允許接收。 接收完一幀，若RI=0且第9位為1 (或SM2=0)，將接收數(shù)據(jù) 裝入接收SBUF，第9位裝入RB8，使RI=1；否則丟棄接收數(shù)據(jù)， 不置位RI。,時(shí)序圖：,（4）計(jì)算波特率：,方式0為固定波特率：B=fosc/12 方式2可選兩種波特率： B=(2SMOD /64)fosc 方式1、3為可變波特率，用T1作波特率發(fā)生

10、器。 B=(2SMOD/32)T1溢出率 T1為方式2的時(shí)間常數(shù)： X = 28 - t/T （請(qǐng)見P153） 溢出時(shí)間： t= (28 -X)T = (28 -X)12/ fosc T1溢出率=1/t= fosc /12(2n -X) 波特率B=(2SMOD /32)fosc/12(28-X) 串行口方式1、3，根據(jù)波特率選擇T1工作方式，計(jì)算時(shí)間常數(shù)。 T1選方式2： TH1= X = 28 - fosc/122SMOD/(32B) T1選方式1用于低波特率，需考慮T1重裝時(shí)間常數(shù)時(shí)間。 也可選工作方式3（請(qǐng)見P156）。,4種方式比較：,8-4 串行口的應(yīng)用,串行口初始化編程格式： SI

11、O：MOV SCON，#控制狀態(tài)字 ；寫方式字且TI=RI=0 ( MOV PCON，#80H ) ；波特率加倍 ( MOV TMOD，#20H ) ；T1作波特率發(fā)生器 ( MOV TH1，#X ) ；選定波特率 ( MOV TL1，#X ) ( SETB TR1) ( SETB EA) ；開串行口中斷 ( SETB ES),發(fā)送程序：,1、查詢方式： TRAM：MOV A，R0 ；取數(shù)據(jù) MOVSBUF，A ；發(fā)送一個(gè)字符 WAIT：JBCTI，NEXT ；等待發(fā)送結(jié)束 SJMPWAIT NEXT：CLR TI INC R0 ；準(zhǔn)備下一次發(fā)送 SJMPTRAM,2、中斷方式： ORG 00

12、23H ；串行口中斷入口 AJMP SINT MAIN： ；初始化編程 TRAM： MOV A， R0 ；取數(shù)據(jù) MOV SBUF，A ；發(fā)送第一個(gè)字符 H：SJMP H ；其它工作 SINT：CLR TI ；中斷服務(wù)程序 INC R0 MOV A， R0 ；取數(shù)據(jù) MOV SBUF，A ；發(fā)送下一個(gè)字符 RETI,先發(fā)送一個(gè)字符，等待TI=1后再發(fā)送下一個(gè)字符。,接收程序：,1.查詢方式： WAIT：JBC RI，NEXT；查詢等待 SJMP WAIT NEXT：MOV A，SBUF ；讀取接收數(shù)據(jù) MOV R0，A；保存數(shù)據(jù) CLR RI INC R0 ；準(zhǔn)備下一次接收 SJMP WAIT

13、,2.中斷方式： ORG0023H AJMPRINT MAIN： ；初始化編程 H：SJMPH ；其它任務(wù) RINT：CLRRI ；清中斷標(biāo)志 MOVA，SBUF ；讀取接收數(shù)據(jù) MOVR0，A；保存數(shù)據(jù) INCR0 RETI,REN=1、RI=0等待接收，當(dāng)RI=1，從SBUF讀取數(shù)據(jù)。,（一）串行口方式0：,串行口通過接口74LS164實(shí)現(xiàn)：串行并行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換(顯示器接口); 通過接口74LS165實(shí)現(xiàn)：并行串行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。,用于接移位寄存器擴(kuò)充并口。,程序：,MOVR7，#20；送入20個(gè)字節(jié) MOVR0，#20H；送首地址為20H SETBF0；置1，F(xiàn)0=1（設(shè)置讀入字節(jié)奇偶數(shù)標(biāo)志）

14、 RCV0：CLRP1.0；P1.0=0（并行置入數(shù)據(jù)） SETBP1.0；P1.0=1（允許串行移位） RCV1：MOVSCON，#10H；允許方式0接收 JNBRI，；等待RI=1，順序執(zhí)行 CLRRI；RI=0為下一幀數(shù)據(jù)的接收準(zhǔn)備 MOVA，SBUF；取數(shù) MOVR0，A INCR0 CPLF0；取反，F(xiàn)0=0 JBF0，RCV2；F0=1則轉(zhuǎn)移，F(xiàn)0=0順序執(zhí)行 DECR7 判是否接收完偶數(shù)幀，接收完則重新并行置入 SJMPRCV1；否則再接收一幀 RCV2：DJNZR7，RCV0；R71=0？ 0跳（判是否已讀入預(yù)定字節(jié)數(shù)） .；對(duì)讀入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,MAINT： MOV SCON，

15、#80H ；串行口初始化 MOV PCON，#80H ；波特率 SETBEA SETBES ；開串行口中斷 MOV R0，#50H ；設(shè)數(shù)據(jù)指針 MOV R7，#10H ；數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 LOOP： MOV A，R0 ；取一個(gè)字符 MOV C，P ；加奇偶校驗(yàn) MOV TB8，C MOV SBUF，A ；啟動(dòng)一次發(fā)送 HERE：SJMPHERE ；CPU執(zhí)行其它任務(wù),（二）異步通訊程序舉例： 1.發(fā)送程序：將片內(nèi)RAM 50H起始單元的16個(gè)數(shù)由串行口 發(fā)送。要求發(fā)送波特率為系統(tǒng)時(shí)鐘的32分 頻，并進(jìn)行奇偶校驗(yàn)。,ORG 0023H ；串行口中斷入口 AJMP TRANI TRANI：PUSH A；

16、保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) PUSH PSW CLR TI ；清發(fā)送結(jié)束標(biāo)志 DJNZ R7，NEXT；是否發(fā)送完？ CLR ES；發(fā)送完，關(guān)閉串行口中斷 SJMP TEND NEXT： INC R0 ；未發(fā)送完，修改指針 MOV A，R0 ；取下一個(gè)字符 MOV C，P ；加奇偶校驗(yàn) MOV TB8，C MOV SBUF，A ；發(fā)送一個(gè)字符 POP PSW ；恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) POP A TEND：RETI ；中斷返回,2. 接收程序：,RECS： MOV SCON，#50H ；串行口方式1允許接收MOV TMOD，#20H ； T1方式2定時(shí)MOV TL1，#0F4H ；寫入T1時(shí)間常數(shù) MOV TH1，#0F4H

17、SETB TR1 ；啟動(dòng)T1MOV R0，#50H ；設(shè)數(shù)據(jù)指針MOV R7，#10H ；接收數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 WAIT: JBC RI，NEXT ；等待串行口接收SJMP WAIT NEXT:MOV A，SBUF ；讀取接收字符MOV R0，A ；保存一個(gè)字符CLRRI INC R0 ；修改指針DJNZ R7，WAIT ；全部字符接收完?RET,串行輸入16個(gè)字符，存入片內(nèi)RAM的50H起始單 元，串行口波特率為2400(設(shè)晶振為11.0592MHz)。,3. 接收程序：,RECS： MOV SCON，#0D0H ；串行口方式3允許接收MOV TMOD，#20H ； T1方式2定時(shí)MOV TL1，#

18、0F4H ；寫入T1 時(shí)間常數(shù) MOV TH1，#0F4HSETB TR1 ；啟動(dòng)T1 MOV R0，#50H ；設(shè)數(shù)據(jù)指針 MOV R7，#10H ；接收數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 WAIT: JBC RI，NEXT ；等待串行口接收SJMP WAIT NEXT:MOV A，SBUF ；取一個(gè)接收字符JNB P，COMP ；奇偶校驗(yàn)JNB RB8，ERR ；PRB8，數(shù)據(jù)出錯(cuò) SJMP RIGHT ；P=RB8，數(shù)據(jù)正確 COMP: JB RB8，ERR RIGHT: MOV R0，A ；保存一個(gè)字符CLRRI INC R0 ；修改指針DJNZ R7，WAIT ；全部字符接收完?CLR F0 ；F0 =0，接

19、收數(shù)據(jù)全部正確 RETERR： SETB F0 ；F0 =1，接收數(shù)據(jù)出錯(cuò) RET,串行輸入16個(gè)字符，進(jìn)行奇偶校驗(yàn)。,4. 主從分布式微機(jī)系統(tǒng)：,也叫集散控制系統(tǒng)：從機(jī)（單片機(jī)）作數(shù)據(jù)采集或?qū)崟r(shí)控制， 主機(jī)（PC機(jī)）作數(shù)據(jù)處理、中央管理等。 應(yīng)用：過程控制、儀器儀表、生產(chǎn)自動(dòng)化和企業(yè)管理等方面。,直接傳送串行通信接法,PC機(jī)調(diào)用的中斷指令為： INT 14H,單機(jī)通信：,多機(jī)通信系統(tǒng)：,PC機(jī)要對(duì)某一指定了地址編號(hào)的單片機(jī)通訊，就必須作好聯(lián)絡(luò)。 PC機(jī)處于發(fā)送狀態(tài)，各單片機(jī)的串行口均處于接收狀態(tài)并使其SM2=1，作好接收地址信息的準(zhǔn)備。 PC機(jī)發(fā)出要通訊的那臺(tái)單片機(jī)的地址編號(hào)，然后發(fā)送通訊數(shù)據(jù)，發(fā)地址時(shí)必須使第9位信息為1，發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)必須使第9位數(shù)據(jù)為0。 各單片機(jī)收到PC機(jī)發(fā)來的地址信息后，因此此時(shí)各SM2=1，所以將引起各單片機(jī)的