1.2第二章串行通讯ppt课件
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MCS-51单片机的串行口主要由2个 物理上独立的串行数据缓冲器 SBUF、输入移位寄存器和控制器 等组成。
还有2个SFR寄存器SCON和PCON， 用于串行口的初始化编程。
结构如图所示 串行口的发送和接收是以SBUF的
名义进行读或写，它们共用一个地 址99H。 发送：执行写命令MOV SBUF，A 指令，发送完后使中断标志TI置 “1”。 接收：当RI=0时，置“1〞允许接 收位时，即启动接收，并时使 RI=1。执行读命令MOV A，SBUF 时，即可从接收 SBUF取出信息并由内部总线送CPU。
计算机与通信工程学院
（1〕电源控制寄存器PCON
PCON是一个特殊功能寄存器〔如下图所示），没有位寻址功能， 字节地址为87H。
SOMD：双倍波特率控制位。 当SMOD=1时，在串行口方式1，2或3情况下，波特率提高一倍。 GF1：通用标志位。 GF0：通用标志位。 PD：8051低功耗标志位，=1置位，=0复位。 IDL：8051芯片空闲标志位，置位进入空闲模式。 复位时的SMOD值为0。 置位： MOV PCON，#80H或MOV 87H，#80H指令使该位置1。
第五章：串行通讯
计算机与通信工程学院 李耀明
2.7 串行通信基础
串行通信：用一根信号线将数据逐位顺序传送 串行通信的优势：通信线路少，在远距离通信时
可以极大地降低成本；适合于远距离数据传送， 也常用于速度要求不高的近距离数据传送 PC系列机上有两个串行异步通信接口，键盘/鼠 标器/显示器与主机间亦采用串行数据传送。
计算机与通信工程学院
3. 数据传输速率
传输率——波特率
每秒钟可以传送数据的位数：300、600、 1200、2400、4800、9600等
传送速度：9600/11=873byte/s
通讯协议：9600,8,N,1表示：
波特率9600bit/s
数据位为8位
没有奇偶校验
1位停止位
计算机与通信工程学院
计算机与通信工程学院
1并行通讯&串行通讯
1.并行通讯 传送方式：一次输出一个字节〔8位）， 打印机就是用的并行口就是并行通讯。 优点：传输速度快。 缺点：适合近距离传送，对于较长距离通讯，
传输线成本增加，电器信号衰减，一般采用串 行通讯。 2.串行通讯 串行数据通讯是以一连串的位形式将数据传输 出去或接收进来，在任一瞬间只传送一位数据。 典型的数据传送方式就是RS232C计接算机口与通。信工程学院
奇校验：数据各个位的个数是奇数。
偶校验：数据各个位的个数是偶数。
停止位：
数据传送的最后一位是停止位。
停止位可以是：1个、1.5个、2个。
起始位和停止位主要是为了收发两端获 计算机与通信工程学院
起止式异步通信协议
起始位
字符
数据位
1 0 0/1 0/1 …
附加位
空闲位
停止位
0/1 0/1 1 1 1
RI
在系统复位时，SCON中的所有位都被清计0算。机与通信工程学院
3．TMOD(定时器模式控制寄存器)
定时器工作于模式2，自动重新加载计数值： 20H
B7
B6
B5
B4
B3
B2
B1
B0
GATE
D/T
M1
M0
GATE
D/T
M1
M0
0
0
1
0
0
0
0
0
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4．TCON(定时器控制寄存器):
低位
高位
数制附验停可空传位据、加选止送闲组位偶位起用择位位成—校—始逻1——，、—验—位辑——低1数或该—0.表5传位电据、无位—示送先平位2校可每该位字传紧验个用字。符送跟位字于符之着符传校间起开送验的始始结或逻位传束数辑传送。据1送电的停标平。标止识，志由位：表，5为可～起示逻选8始没个辑择位有二1奇电采进进检平行，
SM0
SM1
SM2
REN
TB8
RB8
TI
RI
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（2〕串行控制寄存器SCON
TI 发送中断标志。
在方式0中当串行发送完第8位数据时由硬件置位；
在其他方式中，在发送停止位的开始时由硬件置位。
当TI=1时，申请中断，CPU响应中断后，发送下一帧 数据。
在任何方式中，该位都必须由软件清0。
4. 数据传输方式
全双工 站A
站B
半双工 站A
站B
单工
站A
站B
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2.7.1 MCS-51单片机的串行口
8051内部含有一对全双工的串行传输接口，可以同时传送或接受 外部送来的数据。
由TXD〔脚位11〕来发送串行数据,
由RXD(脚位10)来接收数据
其操作逻辑电平都为TTL准位〔0V、5V）,如果要与PC做串行数据 传输或是连接控制用必须经过RS232信号（+12V、-12V〕电平的 转换，市面上已有现成的TTL至RS232电平转换IC编号为ICL232或 MAX232，只要外加四只电容器，便能完成接口电平转换的工作 了。
引脚：
RxD:P3.0串行数据输入
TxD:p3.1串行数据输出
GND:接地引脚。
SBUF:输出缓冲区。
程序控制中均使用SBUF寄存器，8051内部含有发送和接受寄存器， 一个读，一个写，二者分别独立工作。
其帧格式可有8位、10位和11位
能设置各种波特率
计算机与通信工程学院
1、串行口的结构
异步通信
标志：
当串行传输在线不传送数据时，他所处的状态称为标志状态。
用于告知对方目前是处于待机闲置的状态下。
此信号一直保持在高电平。
起始位：
在真正传送数据位前，会先发送一个低电平的位，用来告知接收端马上就要 发送数据。
标志信号一直保持在高电平，一旦发送起始位低电平后，在这状态变化的瞬 间，接受端与发送端便获得了同步。
转换IC,如74LS164，作为硬件扩充. 串行输入 将TXD、RxD引脚街道接到并行输计入算机串与通行信工输程学出院
方式0
方式0输出〔发送） 串行数据通过RXD引脚输出 TXD引脚输出移位时钟，作移位脉冲输出端。 当一个数据写入串行口数据缓冲器时，就开
始发送。 在此期间，发送控制器送出移位信号，使发
送移位寄存器的内容右移一位。 直至最高位〔D7位〕数字移出后，停止发送
数据和移位时钟脉冲。 完成了发送一帧数据的过程，并置TI为1，就
申请中断。 若CPU响应中断，则从0023H单元开始执行
串行口中断服务程序。 计算机与通信工程学院
方式0
方式0输入〔接收）。 RXD端为数据输入端 TXD端为同步脉冲信号输出端。 接收器以振荡频率的1/12的波特率接收TXD端输入的数据信息。 REN〔SCON·4〕为串行口接收器允许接收控制位。 当REN=0时，禁止接收； REN=1，允许接收。 当串行口置为方式0，且REN=1和RI=0时，会启动一次接收过程。 在机器周期的S6P2时刻，接收控制器向输入移位寄存器写入11111110，
激活定时器1：SETB TR1
B7
B6
B5
B4
B3
B2
B1
B0
TF1
TR1
TF0
TR0
IE1
IT1
IE0
IT0
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5． IE(中断允许寄存器)
串行中断允许：90H
B7
B6
B5
B4
B3
B2
B1
B0
EA
-
ET2
ES
ET1
EX1
ET0
EX0
1
0
0
1
0
0
0
0
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6．IP(中断优先级控制寄存器)
并使移位时钟由TXD端输出。 从RXD端〔P3.0引脚〕输入数据,同时使输入移位寄存器的内容左移一位,
在其右端补上刚由RXD引脚输入的数据。 这样，原先在输入移位寄存器中的1就逐位从左端移出，而在RXD引脚上
的数据就逐位从右端移入。 当写入移位寄存器中的最右端的一个0移到最左端时，其右边已经接收了
钟 数据格式：每个数据块前加1~2个同步字符〔同步头〕进行帧
同步，一般采用CRC循环冗余校验码 同步通信的数据传输效率和传输速率较高，但硬件电路比较复
杂 串行同步通信主要应用在网络当中，最常使用的同步通信协议
有高级数据链路控制协议〔HDLC）
~~
同步字符 数据 数据
数据 校验 同步字符
~~
计算机与通信工程学院
2. 异步通信&同步通信：
同步方式： 数据按块传送，包括同步字符、数据块。 异步方式： 数据按字符传送，每一个字符均按固定的字符格式传
送，称为帧，如图。 包含字符的起始位、数据位、校验位、停止位四个部
分。
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同步通信
以数据块〔帧〕为传输单位 双方使用同一时钟〔主控方提供时钟，被控方接收时钟） 外同步：时钟信号另外安排一根传输线 自同步：发送时将时钟信号与数据混合编码，接收时译码出时
数据位：
起始位发送后，便开始逐位发送数据。
数据长度：5—8位。
英文文本文件：7位。
8位可以传送任何数据文件。 标志 b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7
停止位 标志
起始位
奇同位
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异步通信
奇偶校验位：
发送完最后一位数据后，接着输出同位 检查位，用来检查数据传送过程中是否 发生错误。
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2、串行口控制寄存器
控制寄存器 SCON:串行传送控制寄存器。用于存放串行口
的控制和状态信息 PCON:电源控制寄存器。用于改变串行口的通
信波特率 波特率发生器可由定时器T1方式2构成。 TMOD: 定时器模式控制寄存器。 TCON:定时器控制寄存器。 TH1: TL1: IE:中断允许寄存器。 IP:中断优先级控制寄存器。
7位数据。 这时，将通知接收控制器进行最后一次移位，并把所接收的数据装入
SBUF。 在启动接收过程开始后的第10个机器周期的S1P1时刻，SCON中的RI位
被置位，从而发出中断申请。至此，完成了一帧数据的计算接机收与过通程信工。程学院
方式0
方式0主要用于使用CMOS或TTL移位寄存器进 行I/O扩展的场合。
B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0
SMOD - - - GF1 GF0 PD IDL
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（2〕串行控制寄存器SCON
用于定义串行口的操作方式和控制它的某些功能。其字节地址为98H SM0，SM1 串行口操作方式选择位，两个选择位对应四种方式工作。 SM2 允许方式2和3的多机通信使能位 在方式2或3中，若SM2置为1，且接收到的第9位数据〔RB8〕为0，
RI 接收中断标志。
在方式0中串行接收到第8位结束时由硬件置位。
在其他方式中，在接收到停止位的中间时刻由硬件置 位。
RI=1时申请中断，要求CPU取走数据。
但在方式1中，当SM2=1时，若未接收到有效的停止位，
则不会对RI置位。
S在M0 任何工SM1作方式SM中2 ，该R位EN都必须TB由8 软件R清B80。 TI
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方式0
此模式主要作串行传输的I/O控制，而非真正 的串行通讯应用。
TXD引脚输出移位同步脉冲 RxD引脚输出或接受串行数据。 串行输出没有起始位和结束位，纯粹为8位数
据。 同步脉冲的宽度是固定的，为系统工作振荡周
期的1/12，相当于8051一个指令周期的时间。 串行输出 将TXD、RxD引脚街道接到串行输入并行输出
B7
B6
B5
B4
B3
B2
B1
B0
-
-
PT2
PS
PT1
PX1
PT0
ห้องสมุดไป่ตู้
PX0
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2.7.2串行口的工作方式
SM0 SM1 00 01 10 11
方式 0 1 2 3
功能说明 移位寄存器方式 8位UART 9位UART 9位UART
波特率
fosc/12 可变 fosc/64或 fosc/32 可变
MCS-51串行口可以外接串行输入并行输出移 位寄存器作为输出口和外接并行输入串行输出 移位寄存器作为输入口。
方式0发送或接收完8位数据后由硬件置位发送 中断标志TI或接收中断标志RI。
中断标志TI或RI必须由用户在程序中清0 CLR TI或CLR RI； ANL SCON，#0FEH或ANL SCON，#0FDH 以方式0工作时SM2位必须为“0”。
则接收中断标志RI不会被激活 在方式1中，若SM2=1，则只有收到有效的停止位时才会激活RI。 在方式0中，SM2必须置为0。 REN 允许串行接收位。由软件置位或清零，使允许接收或禁止接收。 TB8 是方式2和3中要发送的第9位数据可按需要由软件置位或复位。 RB8 是方式2和3中已接收到的第9位数据。 在方式1中，若SM2=0，RB8是接收到的停止位。 在方式0中，不使用RB8位。
还有2个SFR寄存器SCON和PCON， 用于串行口的初始化编程。
结构如图所示 串行口的发送和接收是以SBUF的
名义进行读或写，它们共用一个地 址99H。 发送：执行写命令MOV SBUF，A 指令，发送完后使中断标志TI置 “1”。 接收：当RI=0时，置“1〞允许接 收位时，即启动接收，并时使 RI=1。执行读命令MOV A，SBUF 时，即可从接收 SBUF取出信息并由内部总线送CPU。
计算机与通信工程学院
（1〕电源控制寄存器PCON
PCON是一个特殊功能寄存器〔如下图所示），没有位寻址功能， 字节地址为87H。
SOMD：双倍波特率控制位。 当SMOD=1时，在串行口方式1，2或3情况下，波特率提高一倍。 GF1：通用标志位。 GF0：通用标志位。 PD：8051低功耗标志位，=1置位，=0复位。 IDL：8051芯片空闲标志位，置位进入空闲模式。 复位时的SMOD值为0。 置位： MOV PCON，#80H或MOV 87H，#80H指令使该位置1。
第五章：串行通讯
计算机与通信工程学院 李耀明
2.7 串行通信基础
串行通信：用一根信号线将数据逐位顺序传送 串行通信的优势：通信线路少，在远距离通信时
可以极大地降低成本；适合于远距离数据传送， 也常用于速度要求不高的近距离数据传送 PC系列机上有两个串行异步通信接口，键盘/鼠 标器/显示器与主机间亦采用串行数据传送。
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3. 数据传输速率
传输率——波特率
每秒钟可以传送数据的位数：300、600、 1200、2400、4800、9600等
传送速度：9600/11=873byte/s
通讯协议：9600,8,N,1表示：
波特率9600bit/s
数据位为8位
没有奇偶校验
1位停止位
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1并行通讯&串行通讯
1.并行通讯 传送方式：一次输出一个字节〔8位）， 打印机就是用的并行口就是并行通讯。 优点：传输速度快。 缺点：适合近距离传送，对于较长距离通讯，
传输线成本增加，电器信号衰减，一般采用串 行通讯。 2.串行通讯 串行数据通讯是以一连串的位形式将数据传输 出去或接收进来，在任一瞬间只传送一位数据。 典型的数据传送方式就是RS232C计接算机口与通。信工程学院
奇校验：数据各个位的个数是奇数。
偶校验：数据各个位的个数是偶数。
停止位：
数据传送的最后一位是停止位。
停止位可以是：1个、1.5个、2个。
起始位和停止位主要是为了收发两端获 计算机与通信工程学院
起止式异步通信协议
起始位
字符
数据位
1 0 0/1 0/1 …
附加位
空闲位
停止位
0/1 0/1 1 1 1
RI
在系统复位时，SCON中的所有位都被清计0算。机与通信工程学院
3．TMOD(定时器模式控制寄存器)
定时器工作于模式2，自动重新加载计数值： 20H
B7
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B3
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B0
GATE
D/T
M1
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GATE
D/T
M1
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4．TCON(定时器控制寄存器):
低位
高位
数制附验停可空传位据、加选止送闲组位偶位起用择位位成—校—始逻1——，、—验—位辑——低1数或该—0.表5传位电据、无位—示送先平位2校可每该位字传紧验个用字。符送跟位字于符之着符传校间起开送验的始始结或逻位传束数辑传送。据1送电的停标平。标止识，志由位：表，5为可～起示逻选8始没个辑择位有二1奇电采进进检平行，
SM0
SM1
SM2
REN
TB8
RB8
TI
RI
计算机与通信工程学院
（2〕串行控制寄存器SCON
TI 发送中断标志。
在方式0中当串行发送完第8位数据时由硬件置位；
在其他方式中，在发送停止位的开始时由硬件置位。
当TI=1时，申请中断，CPU响应中断后，发送下一帧 数据。
在任何方式中，该位都必须由软件清0。
4. 数据传输方式
全双工 站A
站B
半双工 站A
站B
单工
站A
站B
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2.7.1 MCS-51单片机的串行口
8051内部含有一对全双工的串行传输接口，可以同时传送或接受 外部送来的数据。
由TXD〔脚位11〕来发送串行数据,
由RXD(脚位10)来接收数据
其操作逻辑电平都为TTL准位〔0V、5V）,如果要与PC做串行数据 传输或是连接控制用必须经过RS232信号（+12V、-12V〕电平的 转换，市面上已有现成的TTL至RS232电平转换IC编号为ICL232或 MAX232，只要外加四只电容器，便能完成接口电平转换的工作 了。
引脚：
RxD:P3.0串行数据输入
TxD:p3.1串行数据输出
GND:接地引脚。
SBUF:输出缓冲区。
程序控制中均使用SBUF寄存器，8051内部含有发送和接受寄存器， 一个读，一个写，二者分别独立工作。
其帧格式可有8位、10位和11位
能设置各种波特率
计算机与通信工程学院
1、串行口的结构
异步通信
标志：
当串行传输在线不传送数据时，他所处的状态称为标志状态。
用于告知对方目前是处于待机闲置的状态下。
此信号一直保持在高电平。
起始位：
在真正传送数据位前，会先发送一个低电平的位，用来告知接收端马上就要 发送数据。
标志信号一直保持在高电平，一旦发送起始位低电平后，在这状态变化的瞬 间，接受端与发送端便获得了同步。
转换IC,如74LS164，作为硬件扩充. 串行输入 将TXD、RxD引脚街道接到并行输计入算机串与通行信工输程学出院
方式0
方式0输出〔发送） 串行数据通过RXD引脚输出 TXD引脚输出移位时钟，作移位脉冲输出端。 当一个数据写入串行口数据缓冲器时，就开
始发送。 在此期间，发送控制器送出移位信号，使发
送移位寄存器的内容右移一位。 直至最高位〔D7位〕数字移出后，停止发送
数据和移位时钟脉冲。 完成了发送一帧数据的过程，并置TI为1，就
申请中断。 若CPU响应中断，则从0023H单元开始执行
串行口中断服务程序。 计算机与通信工程学院
方式0
方式0输入〔接收）。 RXD端为数据输入端 TXD端为同步脉冲信号输出端。 接收器以振荡频率的1/12的波特率接收TXD端输入的数据信息。 REN〔SCON·4〕为串行口接收器允许接收控制位。 当REN=0时，禁止接收； REN=1，允许接收。 当串行口置为方式0，且REN=1和RI=0时，会启动一次接收过程。 在机器周期的S6P2时刻，接收控制器向输入移位寄存器写入11111110，
激活定时器1：SETB TR1
B7
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B5
B4
B3
B2
B1
B0
TF1
TR1
TF0
TR0
IE1
IT1
IE0
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5． IE(中断允许寄存器)
串行中断允许：90H
B7
B6
B5
B4
B3
B2
B1
B0
EA
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EX1
ET0
EX0
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6．IP(中断优先级控制寄存器)
并使移位时钟由TXD端输出。 从RXD端〔P3.0引脚〕输入数据,同时使输入移位寄存器的内容左移一位,
在其右端补上刚由RXD引脚输入的数据。 这样，原先在输入移位寄存器中的1就逐位从左端移出，而在RXD引脚上
的数据就逐位从右端移入。 当写入移位寄存器中的最右端的一个0移到最左端时，其右边已经接收了
钟 数据格式：每个数据块前加1~2个同步字符〔同步头〕进行帧
同步，一般采用CRC循环冗余校验码 同步通信的数据传输效率和传输速率较高，但硬件电路比较复
杂 串行同步通信主要应用在网络当中，最常使用的同步通信协议
有高级数据链路控制协议〔HDLC）
~~
同步字符 数据 数据
数据 校验 同步字符
~~
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2. 异步通信&同步通信：
同步方式： 数据按块传送，包括同步字符、数据块。 异步方式： 数据按字符传送，每一个字符均按固定的字符格式传
送，称为帧，如图。 包含字符的起始位、数据位、校验位、停止位四个部
分。
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同步通信
以数据块〔帧〕为传输单位 双方使用同一时钟〔主控方提供时钟，被控方接收时钟） 外同步：时钟信号另外安排一根传输线 自同步：发送时将时钟信号与数据混合编码，接收时译码出时
数据位：
起始位发送后，便开始逐位发送数据。
数据长度：5—8位。
英文文本文件：7位。
8位可以传送任何数据文件。 标志 b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7
停止位 标志
起始位
奇同位
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异步通信
奇偶校验位：
发送完最后一位数据后，接着输出同位 检查位，用来检查数据传送过程中是否 发生错误。
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2、串行口控制寄存器
控制寄存器 SCON:串行传送控制寄存器。用于存放串行口
的控制和状态信息 PCON:电源控制寄存器。用于改变串行口的通
信波特率 波特率发生器可由定时器T1方式2构成。 TMOD: 定时器模式控制寄存器。 TCON:定时器控制寄存器。 TH1: TL1: IE:中断允许寄存器。 IP:中断优先级控制寄存器。
7位数据。 这时，将通知接收控制器进行最后一次移位，并把所接收的数据装入
SBUF。 在启动接收过程开始后的第10个机器周期的S1P1时刻，SCON中的RI位
被置位，从而发出中断申请。至此，完成了一帧数据的计算接机收与过通程信工。程学院
方式0
方式0主要用于使用CMOS或TTL移位寄存器进 行I/O扩展的场合。
B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0
SMOD - - - GF1 GF0 PD IDL
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（2〕串行控制寄存器SCON
用于定义串行口的操作方式和控制它的某些功能。其字节地址为98H SM0，SM1 串行口操作方式选择位，两个选择位对应四种方式工作。 SM2 允许方式2和3的多机通信使能位 在方式2或3中，若SM2置为1，且接收到的第9位数据〔RB8〕为0，
RI 接收中断标志。
在方式0中串行接收到第8位结束时由硬件置位。
在其他方式中，在接收到停止位的中间时刻由硬件置 位。
RI=1时申请中断，要求CPU取走数据。
但在方式1中，当SM2=1时，若未接收到有效的停止位，
则不会对RI置位。
S在M0 任何工SM1作方式SM中2 ，该R位EN都必须TB由8 软件R清B80。 TI
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方式0
此模式主要作串行传输的I/O控制，而非真正 的串行通讯应用。
TXD引脚输出移位同步脉冲 RxD引脚输出或接受串行数据。 串行输出没有起始位和结束位，纯粹为8位数
据。 同步脉冲的宽度是固定的，为系统工作振荡周
期的1/12，相当于8051一个指令周期的时间。 串行输出 将TXD、RxD引脚街道接到串行输入并行输出
B7
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B1
B0
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PS
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PX1
PT0
ห้องสมุดไป่ตู้
PX0
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2.7.2串行口的工作方式
SM0 SM1 00 01 10 11
方式 0 1 2 3
功能说明 移位寄存器方式 8位UART 9位UART 9位UART
波特率
fosc/12 可变 fosc/64或 fosc/32 可变
MCS-51串行口可以外接串行输入并行输出移 位寄存器作为输出口和外接并行输入串行输出 移位寄存器作为输入口。
方式0发送或接收完8位数据后由硬件置位发送 中断标志TI或接收中断标志RI。
中断标志TI或RI必须由用户在程序中清0 CLR TI或CLR RI； ANL SCON，#0FEH或ANL SCON，#0FDH 以方式0工作时SM2位必须为“0”。
则接收中断标志RI不会被激活 在方式1中，若SM2=1，则只有收到有效的停止位时才会激活RI。 在方式0中，SM2必须置为0。 REN 允许串行接收位。由软件置位或清零，使允许接收或禁止接收。 TB8 是方式2和3中要发送的第9位数据可按需要由软件置位或复位。 RB8 是方式2和3中已接收到的第9位数据。 在方式1中，若SM2=0，RB8是接收到的停止位。 在方式0中，不使用RB8位。