【精品】2019_GCS微机原理07串行口
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方式 1.单工方式 一端是发送端,另外一端是接收端: 2.半双工发式 每端口由一个发送器和接收器,通过开关连接在线路上, 数据可以双方交换,但不能同时发送和接收. 3. 全双工方式 通信双方用两个独立的收发器单独连接,可以同时发送和接 收数据,因而提高了速度。
9
串行通信及基础知识
a. 单工 b.半双工
12
串行通信及基础知识
3.异步通信和同步通信 (2)同步通信 同步通信中,在数据开始传送前用同步字符来指示(常
约定1—2个),并由时钟来实现发送端和接收端同步,即 检测到规定的同步字符后,下面就连续按顺序传送数据, 直到通信告一段落。同步传送时,字符与字符之间没有间 隙,也不用起始位和停止位,仅在数据块开始时用同步字 符SYNC来指示。
2. 串行口方式1
发送(输出) 当CPU执行一条指令将数据写入发送缓冲 SBUF时,就启动发送。串行数据从TXD引脚输出,发送完 一帧数据后,就由硬件置位TI。 接收(输入) 在(REN)=1时,串行口采样RXD引脚,当 采样到1至0的跳变时,确认是开始位0,就开始接收一帧数 据。只有当(RI)=0且停止位为1或者(SM2)=0时,停止 位才进入RB8,8位数据才能进入接收寄存器,并由硬件置 位中断标志RI;否则信息丢失。所以在方式1接收时,应先 用软件清零RI和SM2标志。
13
图 异步通信的一帧数据格式
14
同步通信的数据格式
15
同步和异步通信的区别
2)同步和异步都属于串行数据传送方式,但二者传送格式有
所不同。
同步方式的一帧之内含有很多数据位,而异步方式的一帧内
只含有几个数据位。换句话说,如果要传送一大串数据,同
步方式只给这串数据进行一次外包装(即添加“头”帧、“
23
(4)TB8——发送的第9位数据
方式2和3时,TB8是要发送的第9位数据,可作为奇偶 校验位使用,也可作为地址帧或数据帧的标志。
=1为地址帧, =0为数据帧
(5)RB8——接收到的第9位数据
方式2和3时,RB8存放接收到的第9位数据。在方式1,
如果SM2=0,RB8是接收到的停止位。在方式0,不使
10×120位/s=1200bps 每一位代码的传送时间Td为波特率的倒数
Td=1/1200=0.833ms 波特率是衡量传送通道频宽的指标,它和传送数据的速率并不一 致。如上例中,因为除掉起始位和终止位,每一个数据实际只占8 位。所以数位的传送速率为 8×120=960位/s 异步通讯的传送速度在50到64000bps之间。常用于计算机到终端 和打印机之间的通信、直通电报以及无线电通讯的数据发送等1。7
表 串行口的4种工作方式
SM0 SM1 方式
功能说明
0 0 0 同步移位寄存器方式(用于扩展I/O口)
0 1 1 8位异步收发,波特率可变(由定时器控制)
1 0 2 9位异步收发,波特率为fosc/64或fosc/32
1 1 3 9位异步收发,波特率可变(由定时器控制)
21
(2)SM2 ——多机通信控制位,用于方式2或方式3中。
方式0波特率=fosc/12
29
1. 串行口方式0
1) 方式0为移位寄存器输入/输出方式。8位串行数据是 从RXD输入或输出,TXD用来输出同步脉冲。
2) 发送(输出) 串行数据从RXD引脚输出,TXD引脚输出 移位脉冲。CPU将数据写入发送寄存器时,立即启动 发送,将8位数据以fos/12的固定波特率从RXD输出, 低位在前,高位在后。发送完一帧数据后,发送中断 标志TI由硬件置位。
尾”帧和“校验”帧),
而异步方式在传送这串数据时,则要对数据的每一字节分别
加以包装(即添加“头”位“尾”位和校验位)。显然,同步
方式比异步方式的传送速度快,但同步方式要求收发双方在
整个数据传输过程中始终保持严格同步,这将增加硬件上实
现的难度,而异步通信只要求在每帧的传送中短时间保持同
步即可,实现起来要容易得多。
35
2 . 串行口方式1
方式1发送时,数据从引脚TXD (Transmit Data) 端输出,
当执行数据写入发送缓冲器SBUF的命令时.就启动了发送
器开始发送。发送时的定时信号,也就是发送移位时钟(TX
时钟),是内部定时器T1送来的溢出信号经过16分频或32分
频(取决SMOD的值)而取得的。
36
3
典型的计算机成
5
补充:串行通信及基础知识
1.数据通信的概念 在实际工作中,计算机的CPU与外部设备之间常常要进
行信息交换,一台计算机与其它计算机之间也往往要交换 信息,所有这些信息交换均可称为通信。
6
串行通信及基础知识
数据通信方式:并行通信与串行通信 并行通信:一次传输8(16、32Bit)
16
波特率
(3)波特率(Band Rate) (Baud Rate) 波特率,即数据传送速率,表示每秒钟传送二进制代码的位数,
它的单位是波特(bps,位/s)。波特率对于CPU与外界的通信是很 重要的。假设数据传送速率是120字符/s,而每个字符格式包含10 个代码位(一个起始位、一个终止位、8个数据位),这时传送的波 特率为
19
两个物理上独立的接收和发送缓冲器,可同时收、发数据。两个缓冲器共 用一个特殊功能寄存器字节地址:SBUF(99H)。
控制寄存器共两个:特殊功能寄存器SCON和PCON。
7.1.1 串行口控制寄存器SCON 字节地址98H,可位寻址,格式如图所示。
(1)SM0、SM1——串行口4种工作方式的选择位
也称SMOD位为波特率倍增位。
27
7.2 串行口的4种工作方式
根据实际需要,805l串行口可设置为四种工作方式,可有8位 ,10位和11位帧格式。 方式0以8位数据为一帧、不设起始位和停止位,先发送或接 收最低位。
方式1以10位数据为一帧,设有一个起始位“0”和一个停止位 “1”,中间是8位数据。先发送或接收最低位。
接收时,用软件置REN=1(同时RI= 0),即开始接收。接收时序如图所示
接收时,SCON中的REN=1(RI=0) 时,产生一个正脉冲,串行口即开始 接收数据。当(RI)=0和(REN) =1同时满足时,开始接收。RXD为 串行数据输入端,TXD仍为同步脉冲 移位输出端,接收器也以fosc/12的固 定波特率采样RXD引脚的数据信息。 当接收到第8位数据时,将数据移入 接收寄存器,并由硬件置位RI。这一
发送过程中,当执行一个数据写入发 送缓冲器SBUF(99H)的指令时,串行 口把SBUF中8位数据以fosc/12的波 待率从RxD(P3.0)端输出,发送完 毕置中断标志TI=1
发送(输出) 串行数据从RXD引脚输出 ,TXD引脚输出移位脉冲。CPU将数 据写入发送寄存器时,立即启动发送 ,将8位数据以fos/12的固定波特率从 RXD输出,低位在前,高位在后。发 送完一帧数据后,发送中断标志TI由 硬件置位。
c.全双工
10
串行通信及基础知识
3.异步通信和同步通信 串行通信有两种基本通信方式,即异步通信和同步通信。
(1)异步通信 在异步通信中,数据是一帧(Frame)一帧(包含一个字符代码 或一字节数据)传送的。
11
串行通信及基础知识
异步通信 1.起始位:在数据发送线上规定无数据时电平为1,当要 发送数据时,首先发送一个低电平0,表示数据传送的开始 ,这就是起始位。 2.数据位:真正要传送的数据,可以是8位、10位等多位 ,数据位是由低位开始,高位结束; 3.奇偶校验:数据发送完后,发送奇偶校验位,以检验数 据传送的正确性,这种方法是有限的,但是容易实现。 4.停止位:表示数据传送的结束,可以是一位或两位。
帧数据接收完毕,可进行下一帧接收 。
2. 串行口方式1
方式1真正用于串行发送或接收,为10位通用异步接口。 TXD与RXD分别用于发送与接收数据,收发一帧数据的格 式为:1位起始位、8位数据位(低位在前)、1位停止位,共 10位。在接收时,停止位进入SCON的RB8,此方式的传送 波特率可调。
34
在方式1时,如果SM2=1,则只有收到停止位时才会激活RI。 在方式0时,SM2必须为0。 在方式2、3时,如果SM2=1,只有RB8=1,接收数据送SUBF,且
RI置1 如果SM2=0,8位数据都送入SBUF
22
3)REN——允许串行接收位 由软件置“1”或清“0”。 REN=1 允许串行口接收数据。 REN=0 禁止串行口接收数据。
3) 接收(输入) 当串行口以方式0接收时,先置位允许接 收 控 制 位 REN。 此 时 , RXD 为 串 行 数 据 输 入 端 , TXD 仍 为 同 步 脉 冲 移 位 输 出 端 。 当 ( RI)=0 和 ( REN)=1同时满足时,开始接收。当接收到第8位数 据时,将数据移入接收寄存器,并由硬件置位RI。30
用RB8。
24
(6)TI——发送中断标志位
方式0时,串行发送第8位数据结束时由硬件置“1”, 其它工作方式,串行口发送停止位的开始时置“1”。
TI=1,表示一帧数据发送结束,可供软件查询,也 可申请中断。CPU响应中断后, 向SBUF写入要发送的 下一帧数据。TI必须由软件清0。
25
(7)RI——接收中断标志位 方式0时,接收完第8位数据时,RI由硬件置1。 其它工作方式,串行接收到停止位时,该位置“1”。
8根数据线,1根控制线,1根状态线,地线,共11根; 特点:速度快,适合近距离传输
计算机并口,打印机,8255
串行通信: 数据一位一位地发送 , 一根发送线,一根接受线,地线,共3根
特点:硬件方便,适合距离远,速度要求不高的场 合
7
串行通信及基础知识
8
按串串行行通通信信的及传基送础方知向识分为:单工、半双工、全双工通信
2. 串行口方式1
方式1接收时,数据从引脚RXD (Receive Data)端输入。接收 是在SCON寄存器中REN位置1的前提下,并检测到起始位 (RxD上检测到“1”→“0”的跳变,即起始位)而开始的。
7.1 串行口的结构
89C51 有 一 个 可 编 程 的 全 双 工 串 行 通 信 接 口 , 它 可 作 UART用,也可作同步移位寄存器,其帧格式可有8位、 10位或11位,并能设置各种波特率,给使用者带来很大的 灵活性。
18
一7、.1结串构行口的结构
8 9C5l 通 过 引 脚 RXD(P3.0, 串 行 数 据 接 收 端 ) 和 引 脚 TXD(P3.1,串行数据发送端)与外界进行通信。
第7章 89C51的串行口
学习目的及要求
熟悉数据通信中的并行/串行、同步/异步、单工/双工以及 波特率等概念;
熟悉89C51串行接口的基本结构,熟练掌握串行接口控制 寄存器SCON各个位的含义及其控制功能;
熟练掌握89C51串行接口的4种工作方式及其实际应用,熟 悉不同工作方式下的波特率公式。
RI=1,表示一帧数据接收完毕,并申请中断, CPU从 接收SBUF取走数据。该位状态也可软件查询。RI必 须由软件清“0”。
26
7.1.2 特殊功能寄存器PCON 字节地址为87H,没有位寻址功能。
SMOD:波特率选择位。 例如:方式1的波特率的计算公式为: 方式1波特率=(2SMOD/32)×定时器T1的溢出率
2
7.1 串行通信
89C5l单片机除具有四个8位并行口外,还具有串行 接口。此串行接口是一个全双工串行通信接口, 即能同时进行串行发送和接收。它可以作UART(通 用异步接收和发送器)用,也可以作同步移位寄存 器用。应用串行接口可以实现89C51单片机系统之 间点对点的单机通信、多机通信和89C51与系统机 (PC机等)的单机或多机通信。
方式2和3以11位为1帧传输,设有1个起始位“0”,8个数据 位,1个附加第九位和1个停止位“1”,其帧格式为:
28
1. 串行口方式0
方式0为同步移位寄存器输入/输出方式,常用于扩展I/ O口。串行数据通过RXD输入或输出,而TXD用于输出移 位时钟,作为外接部件的同步信号。
这种方式不适用于两个89C51之间的直接数据通信,但可 以通过外接移位寄存器来实现单片机的接口扩展。例如, 采用74LSl64可用于扩展并行输出口,74LS165可用于扩展 输入口。在这种方式下,收/发的数据为8位,低位在前 ,无起始位、奇偶位及停止位,波特率固定为振荡器频率 fosc的l/12,即:
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串行通信及基础知识
a. 单工 b.半双工
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串行通信及基础知识
3.异步通信和同步通信 (2)同步通信 同步通信中,在数据开始传送前用同步字符来指示(常
约定1—2个),并由时钟来实现发送端和接收端同步,即 检测到规定的同步字符后,下面就连续按顺序传送数据, 直到通信告一段落。同步传送时,字符与字符之间没有间 隙,也不用起始位和停止位,仅在数据块开始时用同步字 符SYNC来指示。
2. 串行口方式1
发送(输出) 当CPU执行一条指令将数据写入发送缓冲 SBUF时,就启动发送。串行数据从TXD引脚输出,发送完 一帧数据后,就由硬件置位TI。 接收(输入) 在(REN)=1时,串行口采样RXD引脚,当 采样到1至0的跳变时,确认是开始位0,就开始接收一帧数 据。只有当(RI)=0且停止位为1或者(SM2)=0时,停止 位才进入RB8,8位数据才能进入接收寄存器,并由硬件置 位中断标志RI;否则信息丢失。所以在方式1接收时,应先 用软件清零RI和SM2标志。
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图 异步通信的一帧数据格式
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同步通信的数据格式
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同步和异步通信的区别
2)同步和异步都属于串行数据传送方式,但二者传送格式有
所不同。
同步方式的一帧之内含有很多数据位,而异步方式的一帧内
只含有几个数据位。换句话说,如果要传送一大串数据,同
步方式只给这串数据进行一次外包装(即添加“头”帧、“
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(4)TB8——发送的第9位数据
方式2和3时,TB8是要发送的第9位数据,可作为奇偶 校验位使用,也可作为地址帧或数据帧的标志。
=1为地址帧, =0为数据帧
(5)RB8——接收到的第9位数据
方式2和3时,RB8存放接收到的第9位数据。在方式1,
如果SM2=0,RB8是接收到的停止位。在方式0,不使
10×120位/s=1200bps 每一位代码的传送时间Td为波特率的倒数
Td=1/1200=0.833ms 波特率是衡量传送通道频宽的指标,它和传送数据的速率并不一 致。如上例中,因为除掉起始位和终止位,每一个数据实际只占8 位。所以数位的传送速率为 8×120=960位/s 异步通讯的传送速度在50到64000bps之间。常用于计算机到终端 和打印机之间的通信、直通电报以及无线电通讯的数据发送等1。7
表 串行口的4种工作方式
SM0 SM1 方式
功能说明
0 0 0 同步移位寄存器方式(用于扩展I/O口)
0 1 1 8位异步收发,波特率可变(由定时器控制)
1 0 2 9位异步收发,波特率为fosc/64或fosc/32
1 1 3 9位异步收发,波特率可变(由定时器控制)
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(2)SM2 ——多机通信控制位,用于方式2或方式3中。
方式0波特率=fosc/12
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1. 串行口方式0
1) 方式0为移位寄存器输入/输出方式。8位串行数据是 从RXD输入或输出,TXD用来输出同步脉冲。
2) 发送(输出) 串行数据从RXD引脚输出,TXD引脚输出 移位脉冲。CPU将数据写入发送寄存器时,立即启动 发送,将8位数据以fos/12的固定波特率从RXD输出, 低位在前,高位在后。发送完一帧数据后,发送中断 标志TI由硬件置位。
尾”帧和“校验”帧),
而异步方式在传送这串数据时,则要对数据的每一字节分别
加以包装(即添加“头”位“尾”位和校验位)。显然,同步
方式比异步方式的传送速度快,但同步方式要求收发双方在
整个数据传输过程中始终保持严格同步,这将增加硬件上实
现的难度,而异步通信只要求在每帧的传送中短时间保持同
步即可,实现起来要容易得多。
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2 . 串行口方式1
方式1发送时,数据从引脚TXD (Transmit Data) 端输出,
当执行数据写入发送缓冲器SBUF的命令时.就启动了发送
器开始发送。发送时的定时信号,也就是发送移位时钟(TX
时钟),是内部定时器T1送来的溢出信号经过16分频或32分
频(取决SMOD的值)而取得的。
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典型的计算机成
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补充:串行通信及基础知识
1.数据通信的概念 在实际工作中,计算机的CPU与外部设备之间常常要进
行信息交换,一台计算机与其它计算机之间也往往要交换 信息,所有这些信息交换均可称为通信。
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串行通信及基础知识
数据通信方式:并行通信与串行通信 并行通信:一次传输8(16、32Bit)
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波特率
(3)波特率(Band Rate) (Baud Rate) 波特率,即数据传送速率,表示每秒钟传送二进制代码的位数,
它的单位是波特(bps,位/s)。波特率对于CPU与外界的通信是很 重要的。假设数据传送速率是120字符/s,而每个字符格式包含10 个代码位(一个起始位、一个终止位、8个数据位),这时传送的波 特率为
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两个物理上独立的接收和发送缓冲器,可同时收、发数据。两个缓冲器共 用一个特殊功能寄存器字节地址:SBUF(99H)。
控制寄存器共两个:特殊功能寄存器SCON和PCON。
7.1.1 串行口控制寄存器SCON 字节地址98H,可位寻址,格式如图所示。
(1)SM0、SM1——串行口4种工作方式的选择位
也称SMOD位为波特率倍增位。
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7.2 串行口的4种工作方式
根据实际需要,805l串行口可设置为四种工作方式,可有8位 ,10位和11位帧格式。 方式0以8位数据为一帧、不设起始位和停止位,先发送或接 收最低位。
方式1以10位数据为一帧,设有一个起始位“0”和一个停止位 “1”,中间是8位数据。先发送或接收最低位。
接收时,用软件置REN=1(同时RI= 0),即开始接收。接收时序如图所示
接收时,SCON中的REN=1(RI=0) 时,产生一个正脉冲,串行口即开始 接收数据。当(RI)=0和(REN) =1同时满足时,开始接收。RXD为 串行数据输入端,TXD仍为同步脉冲 移位输出端,接收器也以fosc/12的固 定波特率采样RXD引脚的数据信息。 当接收到第8位数据时,将数据移入 接收寄存器,并由硬件置位RI。这一
发送过程中,当执行一个数据写入发 送缓冲器SBUF(99H)的指令时,串行 口把SBUF中8位数据以fosc/12的波 待率从RxD(P3.0)端输出,发送完 毕置中断标志TI=1
发送(输出) 串行数据从RXD引脚输出 ,TXD引脚输出移位脉冲。CPU将数 据写入发送寄存器时,立即启动发送 ,将8位数据以fos/12的固定波特率从 RXD输出,低位在前,高位在后。发 送完一帧数据后,发送中断标志TI由 硬件置位。
c.全双工
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串行通信及基础知识
3.异步通信和同步通信 串行通信有两种基本通信方式,即异步通信和同步通信。
(1)异步通信 在异步通信中,数据是一帧(Frame)一帧(包含一个字符代码 或一字节数据)传送的。
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串行通信及基础知识
异步通信 1.起始位:在数据发送线上规定无数据时电平为1,当要 发送数据时,首先发送一个低电平0,表示数据传送的开始 ,这就是起始位。 2.数据位:真正要传送的数据,可以是8位、10位等多位 ,数据位是由低位开始,高位结束; 3.奇偶校验:数据发送完后,发送奇偶校验位,以检验数 据传送的正确性,这种方法是有限的,但是容易实现。 4.停止位:表示数据传送的结束,可以是一位或两位。
帧数据接收完毕,可进行下一帧接收 。
2. 串行口方式1
方式1真正用于串行发送或接收,为10位通用异步接口。 TXD与RXD分别用于发送与接收数据,收发一帧数据的格 式为:1位起始位、8位数据位(低位在前)、1位停止位,共 10位。在接收时,停止位进入SCON的RB8,此方式的传送 波特率可调。
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在方式1时,如果SM2=1,则只有收到停止位时才会激活RI。 在方式0时,SM2必须为0。 在方式2、3时,如果SM2=1,只有RB8=1,接收数据送SUBF,且
RI置1 如果SM2=0,8位数据都送入SBUF
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3)REN——允许串行接收位 由软件置“1”或清“0”。 REN=1 允许串行口接收数据。 REN=0 禁止串行口接收数据。
3) 接收(输入) 当串行口以方式0接收时,先置位允许接 收 控 制 位 REN。 此 时 , RXD 为 串 行 数 据 输 入 端 , TXD 仍 为 同 步 脉 冲 移 位 输 出 端 。 当 ( RI)=0 和 ( REN)=1同时满足时,开始接收。当接收到第8位数 据时,将数据移入接收寄存器,并由硬件置位RI。30
用RB8。
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(6)TI——发送中断标志位
方式0时,串行发送第8位数据结束时由硬件置“1”, 其它工作方式,串行口发送停止位的开始时置“1”。
TI=1,表示一帧数据发送结束,可供软件查询,也 可申请中断。CPU响应中断后, 向SBUF写入要发送的 下一帧数据。TI必须由软件清0。
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(7)RI——接收中断标志位 方式0时,接收完第8位数据时,RI由硬件置1。 其它工作方式,串行接收到停止位时,该位置“1”。
8根数据线,1根控制线,1根状态线,地线,共11根; 特点:速度快,适合近距离传输
计算机并口,打印机,8255
串行通信: 数据一位一位地发送 , 一根发送线,一根接受线,地线,共3根
特点:硬件方便,适合距离远,速度要求不高的场 合
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串行通信及基础知识
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按串串行行通通信信的及传基送础方知向识分为:单工、半双工、全双工通信
2. 串行口方式1
方式1接收时,数据从引脚RXD (Receive Data)端输入。接收 是在SCON寄存器中REN位置1的前提下,并检测到起始位 (RxD上检测到“1”→“0”的跳变,即起始位)而开始的。
7.1 串行口的结构
89C51 有 一 个 可 编 程 的 全 双 工 串 行 通 信 接 口 , 它 可 作 UART用,也可作同步移位寄存器,其帧格式可有8位、 10位或11位,并能设置各种波特率,给使用者带来很大的 灵活性。
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一7、.1结串构行口的结构
8 9C5l 通 过 引 脚 RXD(P3.0, 串 行 数 据 接 收 端 ) 和 引 脚 TXD(P3.1,串行数据发送端)与外界进行通信。
第7章 89C51的串行口
学习目的及要求
熟悉数据通信中的并行/串行、同步/异步、单工/双工以及 波特率等概念;
熟悉89C51串行接口的基本结构,熟练掌握串行接口控制 寄存器SCON各个位的含义及其控制功能;
熟练掌握89C51串行接口的4种工作方式及其实际应用,熟 悉不同工作方式下的波特率公式。
RI=1,表示一帧数据接收完毕,并申请中断, CPU从 接收SBUF取走数据。该位状态也可软件查询。RI必 须由软件清“0”。
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7.1.2 特殊功能寄存器PCON 字节地址为87H,没有位寻址功能。
SMOD:波特率选择位。 例如:方式1的波特率的计算公式为: 方式1波特率=(2SMOD/32)×定时器T1的溢出率
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7.1 串行通信
89C5l单片机除具有四个8位并行口外,还具有串行 接口。此串行接口是一个全双工串行通信接口, 即能同时进行串行发送和接收。它可以作UART(通 用异步接收和发送器)用,也可以作同步移位寄存 器用。应用串行接口可以实现89C51单片机系统之 间点对点的单机通信、多机通信和89C51与系统机 (PC机等)的单机或多机通信。
方式2和3以11位为1帧传输,设有1个起始位“0”,8个数据 位,1个附加第九位和1个停止位“1”,其帧格式为:
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1. 串行口方式0
方式0为同步移位寄存器输入/输出方式,常用于扩展I/ O口。串行数据通过RXD输入或输出,而TXD用于输出移 位时钟,作为外接部件的同步信号。
这种方式不适用于两个89C51之间的直接数据通信,但可 以通过外接移位寄存器来实现单片机的接口扩展。例如, 采用74LSl64可用于扩展并行输出口,74LS165可用于扩展 输入口。在这种方式下,收/发的数据为8位,低位在前 ,无起始位、奇偶位及停止位,波特率固定为振荡器频率 fosc的l/12,即: