单片机串行接口与应用

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CPUB
(2)串行通信
数据一位一位进行传输。 数据一位一位进行传输。 远距离通信,一般采用串行通信方式。 远距离通信,一般采用串行通信方式。
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2 串行通信方式
又叫串行数据通路形式。 又叫串行数据通路形式。 串行通信有三种方式:单工通信、半双工通信和全双工通信。 串行通信有三种方式:单工通信、半双工通信和全双工通信。 (1)单工通信 只能单方向通信,一个固定为发送端,另一个固定为接收端。 只能单方向通信,一个固定为发送端,另一个固定为接收端。
设备A 发送端
只需要一根信号线
Leabharlann Baidu
设备B 数据线 接收端
发送端具有一个发送驱动器, 发送端具有一个发送驱动器,接收端有几个接收电路
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(2)半双工通信
可以实现双向通信, 可以实现双向通信,但在一个确定的时刻一个设备是发送 端,另一个设备是接收端
设备A 发送端 接收端
只需要一根信号线
1 Ka 2 Kb
设备B
在许多情况下, 在许多情况下,使用三根 线就可实现串行通信
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(3) RS-422,RS485 ) , 为差动传输方式,传输速度更快()最快10Mb/s,传输距离最 ()最快 为差动传输方式,传输速度更快()最快 , 大可达1200Km. 大可达 可以点对点,点对多点传输,构成网络系统。 可以点对点,点对多点传输,构成网络系统。 抗干扰能力较强。 抗干扰能力较强。
空闲状态为1 空闲状态为
一帧数据 空 闲 区 起 始 位 校 5~8位数据位 验 位 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 1/0 停 止 位 空 闲 区 起 始 位
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一帧数据 空 闲 区 起 始 位 校 5~8位数据位 验 位 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 1/0 停 止 位 空 闲 区 起 始 位
S d1 d2 d3 … dn CRCCRC 同步字符SYN——值=16H 值 同步字符
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除了一个同步字符S外 还可以选用 个同步字符的方式 除了一个同步字符 外,还可以选用2个同步字符的方式 一帧数据 同 步 字 符 1 同 步 字 符 2 数 据 字 符 1 数 据 字 符 2 数 据 字 符 3 数 校 校 据 验 验 字 码 码 符 1 2 n
7.1.3 串行通信标准
1. 常用的接口 (1) TTL电平直接连接 ) 电平直接连接 近距离,电路板或系统内部两个单元之间通信。 近距离,电路板或系统内部两个单元之间通信。 (2) RS-232C ) 电平规范——“1”: -3V~-15V ① 电平规范 : “0”:+3V~+15V : 传输距离: ② 传输距离:<=15米 米 连接器: 针或 针或25针 ③ 连接器:9针或 针, 现在主要使用9针连接器 针连接器。 现在主要使用 针连接器。
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GATE=1, INT0=1内部 计数器开始计数,INT0=0停止计数 内部+1计数器开始计数 内部 计数器开始计数, 停止计数 如果时间常数初值TH0TL0=0,选择 位定时器工作方式,则当 位定时器工作方式, 如果时间常数初值 ,选择16位定时器工作方式 int0=1 0变化时,读出时间常数值,就可以知道 变化时, 变化时 读出时间常数值,就可以知道INT0引脚上的 引脚上的 脉冲宽度值。 脉冲宽度值。 ORG 8000H START:MOV TMOD,#09H MOV TL0,#0 MOV TH0,#0 WAIT1:JB P3.2, WAIT1; 等待低电平 SETB TR0 WAIT2:JNB P3.2, WAIT2 ;等待变高 等待变高 WAIT3:JB P3.2, WAIT3 ;等待变低 等待变低 CLR TR0 MOV R0, TL0 MOV R1, TH0 …… 3
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(3)奇偶校验位:在数据位之后,可以选择偶校验,也可以选 )奇偶校验位:在数据位之后,可以选择偶校验, 择奇校验,也可以选择无校验位,但双方必须相同。 择奇校验,也可以选择无校验位,但双方必须相同。 (4)停止位:在校验位后(如无校验位,则在数据位之后), )停止位:在校验位后(如无校验位,则在数据位之后), 是逻辑“ 。 是逻辑“1”。 停止位后, 停止位后,如没有新的数 据传送,则进入空闲状态, 据传送,则进入空闲状态, 停止位可以选择1位 停止位可以选择 位、1.5位,2位 位 位
对于连续传送,两个字节之间可以没有空闲区。 对于连续传送,两个字节之间可以没有空闲区。 一帧数据 空 闲 区 起 始 位 校 5~8位数据位 验 位 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 1/0 停 起 止 始 位 位
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下一帧数据
2.同步通信 同步通信
通信双方使用共同的时钟信号,具有严格同步的时钟信号 通信双方使用共同的时钟信号, ——一般有一根时钟传输线用来传送时钟信号。 一般有一根时钟传输线用来传送时钟信号。 一般有一根时钟传输线用来传送时钟信号 它以数据块为传送单位, 它以数据块为传送单位,每个数据块传送开始时使用同步字 符标志数据块传送的开始。 符标志数据块传送的开始。 一帧数据 同 步 字 符 数 据 字 符 1 数 据 字 符 2 数 据 字 符 3 数 校 校 据 验 验 字 码 码 符 1 2 n
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第7章 串行接口与应用
教材的第6 教材的第6章,在教材118页 在教材118页 118 1 . 串行通信的基本知识 MCS-51单片机串行口的结构与工作方式 2. MCS-51单片机串行口的结构与工作方式 3. 主从式多机通信
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7.1 串行通信的基本知识
在 MCS-51 单 片机 内部 , 有一 个通用 异 步 接 收 / 发 送 器 MCS个通 用 异步 (UART)。 UART) 这是一个全双工串行接口,能同时进行发送和接收数据。 这是一个全双工串行接口,能同时进行发送和接收数据。 利用这个串行接口,可以实现单片机之间的单机通信、 利用这个串行接口,可以实现单片机之间的单机通信、多 机通信,以及与PC机之间的通信。 机通信,以及与PC机之间的通信。 PC机之间的通信
1 2
接收端 发送端
数据线
通信双方又有一个发送驱动电路, 通信双方又有一个发送驱动电路,一个接收电路
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(3)双工通信
A、B双方有两条数据线,可以同时发送和接收数据。 双方有两条数据线,可以同时发送和接收数据。 通信双方又有一个发送驱动电路, 通信双方又有一个发送驱动电路,一个接收电路
设备A 发送端 接收端
1 2 3 7 8 1 6 4 5 9 1 2 3 7 8 1 6 4 5 9 该图是使用了联络控制信号的 连接情况, 连接情况,当不使用联络信号 时,情况将更简单 ——只使用 根线。 只使用3根线 只使用 根线。
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简单链接——只用 根线 只用3根线 简单链接 只用
1 2 3 7 8 1 6 4 5 9 1 2 3 7 8 1 6 4 5 9 数据发送 数据接收 信号地
INT0
(3)扩展外部中断源 ) 当时间常数初值=最大值 最大值( 当时间常数初值 最大值(1FFFH,0FFFFH,0FFH),选择 ) 选择 C/T=1,GATE=0,则T0,T1引脚上的一个脉冲,就会使计数器 引脚上的一个脉冲, , , 引脚上的一个脉冲 溢出产生中断。 溢出产生中断。 作为串行通信波特率发生器——后面讨论 (4)T1作为串行通信波特率发生器 ) 作为串行通信波特率发生器 后面讨论 作为波特率发生器使用——后面讨论 (5)T2作为波特率发生器使用 ) 作为波特率发生器使用 后面讨论
S1 S2 d1 d2 d3 … dn CRCCRC 对于双同步字符的情况,一般选用通用标准代码 对于双同步字符的情况,一般选用通用标准代码EBH,90H。 , 。
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3.波特率 波特率 每秒钟传送的二进制位数。 每秒钟传送的二进制位数。 单位: 单位: b/s 4. 传送编码 传送编码——用二进制编码表示要传送的字符信息 用二进制编码表示要传送的字符信息 ASCII码、BCD码等 码 码等 5. 信号的调制与解调 远距离传送,一般可以通过电话线进行,传送时将“ 远距离传送,一般可以通过电话线进行,传送时将“0”“1”信 信 号调制成音频信号传送,接收端再解调出“ 信号。 号调制成音频信号传送,接收端再解调出“0”“1”信号。 信号 6. 串行通信接口 的并行数据转换成串行数据, (1) 发送 ) 发送—— CPU的并行数据转换成串行数据,添加起始位、 的并行数据转换成串行数据 添加起始位、 校验位停止位。 校验位停止位。 (2)接收 )接收——发送的逆过程 发送的逆过程 一般有现成的IC供选择 供选择。 中集成了一个串行通信接口。 一般有现成的 供选择。MCS-51中集成了一个串行通信接口17 中集成了一个串行通信接口。
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3. 定时器 计数器的应用需要完成 定时器/计数器的应用需要完成 设置工作方式, 设置工作方式, 启动方式控制位 : GATE, 计数器/定时器选择位 定时器选择位: 计数器 定时器选择位:C/T位, 位 时间常数初值送到时间常数寄存器: 时间常数初值送到时间常数寄存器:TH0,TL0, TH1, TL1 是否允许中断( 是否允许中断(EA, ET0,ET1) 启动定时器(置位TR0,TR1)。 启动定时器(置位 , )。 4. 应用: 应用: (1)产生所需要的波形 )产生所需要的波形——定时中断 定时中断 测量在INT0 (INT1)引脚上的脉冲宽度 (2)GATE=1, 测量在 ) 引脚上的脉冲宽度
定时器这一章要求
1.要求掌握: T0,T1,了解 要求掌握: 要求掌握 ,了解T2 计数器,根据计数脉冲来源分为两种工作方式: 内部是 +1 计数器,根据计数脉冲来源分为两种工作方式: (1)内部时钟脉冲 f/12——定时器 ) 定时器 引脚——计数器 (2)外部 )外部T0,T1引脚 引脚 计数器 计数溢出会置位TF0,TF1,如果允许中断,则CPU将响应。 将响应。 计数溢出会置位 , ,如果允许中断, 将响应 2. 工作方式: 工作方式: (1)T0:有4种,T1:有3种 ) : 种 有 种 (2)工作方式的设定:TMOD寄存器 )工作方式的设定: 寄存器 3. 时间常数初值的计算 要求掌握8位 方式2, 方式 ),13位 方式0), 方式3), ),16位 要求掌握 位(方式 ,T0方式 ), 位(方式 ), 位 方式1) (方式 )时间常数初值的计算方法
数据线
设备B 接收端 发送端
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7.1.2 异步通信和同步通信
1、 异步通信 、 通信双方使用各自的时钟信号, 通信双方使用各自的时钟信号,通过约定速率和二进制数据 的传送格式实现同步 异步通信以字符为单位。 异步通信以字符为单位。 ——相同的数据帧格式:起始位、数据位、奇偶校验位、停止位 相同的数据帧格式: 相同的数据帧格式 起始位、数据位、奇偶校验位、 ——相同的数据传送速率:波特率 相同的数据传送速率: 相同的数据传送速率 作为起始位。 (1)起始位:以数据“0”作为起始位。 )起始位:以数据“ 作为起始位 数据线在空闲时,处于“ 状态 状态——发送一个“0”标志传送开始。 发送一个“ 标志传送开始 标志传送开始。 数据线在空闲时,处于“1”状态 发送一个 (2)数据位:起始位后,传送数据位,可以是 ,6,7,8位, )数据位:起始位后,传送数据位,可以是5, , , 位 通信双方约定数据位,双方必须是相同的数据位; 通信双方约定数据位,双方必须是相同的数据位;
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7.1.1 基本通信方式
1、通信方式 有两种通信方式:一种是并行通信,一种是串行通信。 有两种通信方式:一种是并行通信,一种是串行通信。 (1)并行通信 可以同时传送多位信息。 可以同时传送多位信息。 通常以字节为单位,一次传送1字节,2字节。。。。 通常以字节为单位,一次传送1字节, 字节。。。。 特点:速度高, 特点:速度高,传输距离短 D7~D0 CPUA 控制信号 状态信号
1 6
2 7
3 8
4 9
5
18
连接器信号表如下
针序号 信号 说明 1 2 3 4 DTR 数传 终端 就绪 5 GND 信号 地 6 DCD 数据 载波 检测 7 RTS 8 CTS 9
DSR RD TD 数传 接 机就 收 绪 数 据 发 送 数 据
请求 允许 发送 发送
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DB9 连接器的连接
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