单片机 华中科大课件 - 09 第九章 串行通信

通过FIFO（First Input First Output，先入先出队列）传送 到串行设备。 UART: Universal Asynchronous Receiver/Transmitter 通用异步接收/发送装置，
串行通信的接口标准
最常用的标准通信接口：RS-232、RS-485等
RS-232C的接口信号特点 1.信号线的电压均为负逻辑关系；
串行通信的基本概念
波特率：数据传送的速率，即每秒钟传送二进制代码的位数。
单位为位/秒(bit/s)或波特。
如果数据数据传送速率位200字符/ 秒，每个字符包含10个 代码位，则传送的波特率是
200字符/秒×10位/字符=2000波特=2000bps
每一位代码的传送时间Td为波特率的倒数，即
Td = 1/2000 s = 0.5ms
MCS-51的串行口的工作方式
工作方式1：波特率可变的8位异步通信 TXD发送数据，RXD接收数据 数据结构10位： 1位起始位(0)+8位数据位+1位停止位(1)
发送 ：写入SBUF，同时启动发送，一帧发送结束，TI=1。
接收 ： REN=1，允许接收。接收完一帧，若RI=0且停止位为 1 (或SM2=0)，将接收数据装入SBUF，停止位装入RB8，并使 RI=1；否则丢弃接收数据，不置位RI。
TI=1 接收 ：REN=1，允许接收。接收完一帧，若RI=0且第9位为1 (或SM2=0)，将接收数据装入接收SBUF，第9位装入RB8，使 RI=1；否则丢弃接收数据，不置位RI。
MCS-51的串行口的工作方式
波特率的设定
方式0： 1/12 focs
方式2：
2SMOD/64 focs
MCS-51的串行口的应用
8031单片机的串行口置于工作方式3；通信波特率为 2400 波特，第9位数据用作奇校验位。发送数据区首地址 BLOCK1，接收数据区地址BLOCK2，数据区长度256字节； 设数据传送采用中断方式，试编写双工通信程序。时钟频率 设为6MHz。 11010000
IE
EA
ES
MCS-51的串行口的工作方式
工作方式2和3： 9位异步通信
TXD发送数据，RXD接收数据 数据结构11位： 1位起始位+8位数据位+1位附加位+1位停止位 波特率： 方式2，B=(2SMOD/64)×fosc 方式3，B=(2SMOD/32)×T1溢出率
发送 ：装入附加位TB8，写入SBUF启动发送，发送结束，
(5) 所有数据传送完毕
串行通信的基本概念
同步通信
同步——发送设备时钟与接收设备时钟严格一致 所有字符以帧的形式传送 接收端通过搜索开始和结束标志建立帧的同步 标志之间为地址场、控制场、信息场和帧校验场
串行通信的基本概念
串行通信数据传送方向
单向传送，或单工传送：数据只向一个方向传送 半双向传送，或半双工传送： 同一根传送线既作输入又作输出，但不能同时收发数据 全双向传送，或全双工传送： 输入线和输出线相互独立，通信双方可同时进行接收和发送
方式1、3：(2SMOD/32)×T1溢出率 T1用于产生波特率，通常工作于定时模式2，为8位自动重 装定时器，且禁止T1中断 溢出周期 =（256-N）× 12/ focs，溢出率 = 1/溢出周期
MCS-51的串行口的应用
串行口初始化
SIO：MOV SCON，#控制状态字 ;写方式字 (MOV PCON，#80H) ;波特率加倍 ( MOV TMOD，#20H ) ;T1作波特率发生器 ( MOV TH1，#X ) ;设置波特率 ( MOV TL1，#X ) ( SETB TR1) ( SETB EA) ;开串行口中断 ( SETB ES)
(1) 接收设备不断检测传送线，确定是否有起始位到来。在一 系列的“1”（停止位和空闲位）之后检测到一个下降沿，并确
定该低电平有一位数据的宽度，既确认是一个起始位。
(2) 起始位之后，可以确定是数据位 (3) 将接收到的数据按事先约定好的格式，去掉停止位，进行 奇偶校验并无错误，则确认接收到一个字符。 (4) 下一个字符起始位的检测，回到(1)
MCS-51的串行口的组成
控制状态寄存器SCON，位地址98H
SM0，SM1：选择串行口4种工作方式。
SM2：多机控制位，用于多机通讯。
REN：允许接收控制位，REN=1，允许接收；REN=0，禁止接收
TB8： 发送的第9位数据位，可用作校验位和地址/数据标识位
RB8： 接收的第9位数据位或停止位 发送中断标志，发送一帧结束，TI=1，必须软件清零 接收中断标志，接收一帧结束，RI=1，必须软件清零
MCS-51的串行口的应用
串行口中断服务程序
SBR： PUSH PUSH JNB ACALL SJMP ACALL POP POP RETI PSW A RI，DEND ；判断中断类型 SIN ；RI=1，表明是接收中断 ；调接收子程序 NEXT SOUT ；RI=0，表明是发送中断 ；调发送子程序 A PSW
；转主程序 ；转串行口中断服务程序
MAIN:
ORG 2000H MOV SP,70H MOV TMOD，#20H ；定时器T1工作方式2 MOV TL1，#0F3H ；置定时器初值 MOV TH1，#0F3H ；置定时器初值重装值 SETB TR1 ；启动定时器T1 MOV SCON，#0D0H ；串口方式3，REN=1 MOV PCON, #80H MOV DPTR，#BLOCK1 ； MOV R3，DPH ； MOV R2，DPL ； MOV DPTR，#BLOCK2 ； MOV R5，DPH ； MOV R4，DPL ； MOV R6，#00H ；数据区长度 MOV IE，#90H ；串行口开中断 ACALL SOUT ；调子程序，发送一个字符 SJMP $
第九章 串行通信及其接口
了解串行通信原理 了解MCS51串行通信方式 了解MCS51串行通信的使用
串行通信的基本概念
并行通信：
定义：数据各位同时传送 特点：速度快、数据线较多， 成本高， 用于短距离(30米)通信
0 1
1 0
0 0 1 1
外设
串行通信：
定义：数据按位顺序传送 特点：线路简单，最多一对传输线, 传送时数据格式有要求 分为异步和同步两种格式
DEND： NEXT：
串行口发送子程序
SOUT： CLR DJNZ AJMP DSENT： MOV TI OUTS DPH，R3 ；TI=0，准备发送 R6，DSENT ；判断数据发送完否 ； ；发送数据地址
MOV
MOVX INC MOV MOV MOV MOV MOV
DPL，R2
A，@DPTR DPTR R3，DPH R2，DPL C，P TB8，C SBUF，A ；取发送数据 ；指向下一数据 ；保存地址 ； ；取奇偶标志 ；置第9位发送数据 ；发送一个字符
TI：
RI：
MCS-51的串行口的组成
特殊功能寄存器PCON，位地址87H
SMOD 波特率倍增位 SMOD=1时，波特率加倍；
SMOD=0时，波特率不加倍；
MCS-51的串行口的工作方式
串行口的工作方式：由SM0、SM1定义
方式2下： SMOD=0，波特率为fosc/64 SMOD=1，波特率为fosc/32
MCS-51的串行口的工作方式
工作方式0：移位寄存器方式，主要用于扩展I/O口
一帧8位，无起始位和停止位 RXD：数据输入/输出端 TXD：同步脉冲输出端，每个脉冲对应一个数据位 发送过程：写入SBUF，启动发送，一帧发送结束，TI=1 接收过程：REN=1且RI=0，启动接收，一帧接收完毕，RI=1
OUTS：
RET
串行口接收子程序
SIN：
LOOP1： LOOP2：
ERP :
MOV MOV JNC JNB AJMP JB MOV MOV MOVX INC MOV MOV CLR RET
A，SUBF C，P LOOP1 RB8，ERP LOOP2 RB8， ERP DPH，R5 DPL，R4 @DPTR ，A DPTR R5，DPH R4，DPL RI
ET1
EX1
ET0
EX0
位地址
AF
AC
AB
AA
A9
A8
10010000
00100000
MCS-51的串行口的应用
SMOD=1; X= 256－2SMOD×fosc / （2400×32×12）= 242.98≈243 = 0F3H BLOCK1 BLOCK2 DATA 4000H DATA 4100H ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0023H LJMP SBR
串行通信的基本概念
注意区分：
位：bit，b
字节：Byte，B 1Byte = 8bit
单片机的串行通信
单片机构成的系统中，数据通信主要采用异步串行通信方式 因为单片机内部采用并行数据，不能直接把数据发到串行 接口，必须经过整理才能传输，其过程为：CPU先把准备
写入串行设备的数据放到的寄存器（临时内存块）中，再
从机这次未被寻址时，恢复其SM2＝1，并且不理睬主机随后发来的数据帧。
2.接口的信号电平与TTL电平不兼容，需电平转换；
3.接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片； 4.传输速率：在异步传输，波特率为20Kbps。 5.最大传输距离：50米
MCS-51的串行口 MCS-51串行口特点
1个全双工串行接口，可同时进行发送和接收 串行接口输入/输出引脚：TXD(P3.1)、RXD(P3.0) 4种工作方式 数据格式：按不同工作方式，一帧位数 8/10/11 发送/接收时，数据皆低位在前 软件设定波特率 两个独立的接收、发送数据缓冲器SBUF 控制寄存器SCON和PCON