第7章 串行通信及其接口
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第7章 串行通信7-4
接收缓冲寄存器
接收时钟 RxC
中断请求
控制 信号
读 写 复位
发送与 接收 控制逻辑
接收移位寄存器 发送移位寄存器
串行数据输入 SIN或RxD 串行数据输出 SOUT或TxD
发送时钟 TxC 地址 译码 CS 发送保持寄存器
UART结构框图
4.同步通信
以一个数据块（帧）为传输单位，每个数据块附 加1个或2个同步字符，最后以校验字符结束 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 最常使用高级数据链路控制协议HDLC
快（高）
可以有间隔 小
慢（低）
三. 串行接口标准RS-232C
美国电子工业协会EIA制定的通用标准串行接口 设计目的是用于连接调制解调器 现已成为数据终端设备DTE（例如计算机）与数 据通信设备DCE（例如调制解调器）的标准接口 可实现远距离通信，也可近距离连接两台微机 属于网络层次结构中的最低层：物理层
例：已知字符格式中数据为8位，无校验，1位停止位，在1 分钟内连续不断传送了 69120个字符，求波特率。 解：一个字符=1+8+0+1=10位 每秒传送的字符个数=69120/60=1152个 波特率=位/秒=1152*10=11520bits/S
(3)通用异步接收器/发送器UART
状态寄存器 数据总线 缓冲器 控制寄存器
TXD
8251内部工作原理
数 据 总 线 缓 冲 器 接数 收据 寄器 存 接移 收位 寄器 存及 其制 控
数总 据线
RXD 接 收
RESET RD WR CS
控 制 逻 辑
发数 送据 寄器 存
第7章串行口
串行口在中断方式工作时，要进行中断设置（编程 IE、IP寄存器）。
一、 89C51串行口 1、结 构
图7-7 串行口内部结构示意简图
☞ 2、串行口控制字及控制寄存器
串行口控制寄存器SCON（98H）
• ①SM0和SM1（SCON.7，SCON.6）——串行
口工作方式选择位。两个选择位对应4种通信方式，
如表7-1所示。其中，fosc是振荡频率。
3、串行通信工作方式
2 SMOD f osc 16 / 2 初值 串行方式1、方式3波特率≌ 32 12
4、波特率设计
• 定时器T1用作波特率发生器时，通常选用定时器模 式2（自动重装初值定时器）比较实用。每过“28-X” 个机器周期，定时器T1就会产生一次溢出。
• T1溢出速率为 T1溢出速率≌(fosc/12)/(28-X)
移位时钟来源不同，因此，各种方式的波特率计算公式也
不同。
4、波特率设计
• （1）方式0的波特率 由图7-14可见，方式0时，发送或接收一位数据的移位 时钟脉冲由S6（即第6个状态周期，第12个节拍）给出， 即每个机器周期产生一个移位时钟，发送或接收一位数据。
因此，波特率固定为振荡频率的1/12，并不受PCON寄存
TxD输出移位时钟，频率=fosc1/12；
每接收 8位数据RI就自动置1；
需要用软件清零 RI。
☞经常配合“串入并出”“并入串出”移位 寄存器一起使用扩展接口
☞方式0工作时，多用查询方式编程： 发送：MOV SBUF，A 接收：JNB RI，$ JNB TI，$ CLR RI CLR TI MOV A, SBUF ☞复位时,SCON 已经被清零,缺省值: 方式0。 ☞接收前,务必先置位 REN=1 允许接收数据。
一、 89C51串行口 1、结 构
图7-7 串行口内部结构示意简图
☞ 2、串行口控制字及控制寄存器
串行口控制寄存器SCON（98H）
• ①SM0和SM1（SCON.7，SCON.6）——串行
口工作方式选择位。两个选择位对应4种通信方式，
如表7-1所示。其中，fosc是振荡频率。
3、串行通信工作方式
2 SMOD f osc 16 / 2 初值 串行方式1、方式3波特率≌ 32 12
4、波特率设计
• 定时器T1用作波特率发生器时，通常选用定时器模 式2（自动重装初值定时器）比较实用。每过“28-X” 个机器周期，定时器T1就会产生一次溢出。
• T1溢出速率为 T1溢出速率≌(fosc/12)/(28-X)
移位时钟来源不同，因此，各种方式的波特率计算公式也
不同。
4、波特率设计
• （1）方式0的波特率 由图7-14可见，方式0时，发送或接收一位数据的移位 时钟脉冲由S6（即第6个状态周期，第12个节拍）给出， 即每个机器周期产生一个移位时钟，发送或接收一位数据。
因此，波特率固定为振荡频率的1/12，并不受PCON寄存
TxD输出移位时钟，频率=fosc1/12；
每接收 8位数据RI就自动置1；
需要用软件清零 RI。
☞经常配合“串入并出”“并入串出”移位 寄存器一起使用扩展接口
☞方式0工作时，多用查询方式编程： 发送：MOV SBUF，A 接收：JNB RI，$ JNB TI，$ CLR RI CLR TI MOV A, SBUF ☞复位时,SCON 已经被清零,缺省值: 方式0。 ☞接收前,务必先置位 REN=1 允许接收数据。
第7章串行通信及其接口
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7.2.1 串行口的结构
1．串行口控制寄存器SCON •该寄存器的字节地址为98H，可位寻址。SCON 格式如图7-6所示。
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
• SC •SM •SM1 •SM2 •REN •TB8 •RB8 •TI
•RI
ON
0
•位
•9F •9E
9D
9C
9B
23
指定两种传输速率中的一种
19
的
13
针
12
脚
9
号
10
未定义，保留供DCE装置测试使用
11
18
25
-
图 7
19 分 离 元 件 电 平 转 换 电 路
（a）MC1488
（b）MC1489
图7-20 MC1488，MC1489引脚
- MC
图 7 21
14 54 07 引 脚
（a） （b）
图 7
……
图7-23 PC机与MCS-51单片机多机通信
表7-5 LCR端口地址
Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0
DL 断线 跟随 EPS PEN STB WL WL
AB 设定 检测
S1
S0
表7-6 WLS1，WLS0两位设置的字长
WLS1（bit1） 0
辅助信道传输速率较主信道低。其余同 3
表
7-4 RS232C
14
16
15
指示被传输的每个bit信息的中心位置
17
24
4
DTE发给DCE
信
5
DCE发给DTE
号
6
线
7.2.1 串行口的结构
1．串行口控制寄存器SCON •该寄存器的字节地址为98H，可位寻址。SCON 格式如图7-6所示。
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
• SC •SM •SM1 •SM2 •REN •TB8 •RB8 •TI
•RI
ON
0
•位
•9F •9E
9D
9C
9B
23
指定两种传输速率中的一种
19
的
13
针
12
脚
9
号
10
未定义，保留供DCE装置测试使用
11
18
25
-
图 7
19 分 离 元 件 电 平 转 换 电 路
（a）MC1488
（b）MC1489
图7-20 MC1488，MC1489引脚
- MC
图 7 21
14 54 07 引 脚
（a） （b）
图 7
……
图7-23 PC机与MCS-51单片机多机通信
表7-5 LCR端口地址
Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0
DL 断线 跟随 EPS PEN STB WL WL
AB 设定 检测
S1
S0
表7-6 WLS1，WLS0两位设置的字长
WLS1（bit1） 0
辅助信道传输速率较主信道低。其余同 3
表
7-4 RS232C
14
16
15
指示被传输的每个bit信息的中心位置
17
24
4
DTE发给DCE
信
5
DCE发给DTE
号
6
线
第7章串行通信及串行通信接口8250-文档资料
A T B R
②.半双工 准许数据双向传送，但是只有一根线， 必须 分时， 某一时刻只能进行发送或接收（对讲机）。
A T R T B T R T
③.全双工 串行口之间分别有两根独立的传输发送和 接收信号线,可以同时进行发送和接收。
A T R B R T
2.串行通信的方式
串行通信在信息格式的 约定上可分为两种方式 异步通信
(1). 数据总线缓冲器
一个8位双向三态缓冲器，它是8250同微机系统数据 总线连接的接口。CPU通过数据总线缓冲器设置8250的工作 方式，写入或读取8250发送或接收的数据，以及当前工作的 状态信息。
(2). 读/写控制逻辑
接收微机系统输出的控制信号，确定当前8250的工作状 态。
CS0、CS1和 CS ：片选信号，输入。 CS0和CS1 2 为“1”有效（＋5V）， CS 2 为“0”有效。
在发送数据时，发送器用发送时钟的下降沿将移位寄存器的 数据串行移位输出，并且对准数据位的前沿；在接收数据时，接 收器用接收时钟的上升沿将数据位移入移位寄存器，对准数据位 的中间位置，以保障可靠的接收数据。
②.检测脉冲 接收方需对发送方发来的数据位进行检测，以决定是”0“还 是”1“。 通常检测脉冲是移位脉冲的16和64倍（常选16）。
⑦状态触发器:PE OE CE PE：奇偶校验出错状态 “1”奇偶错
OE：溢出出错标志 接收到的数未被CPU取走，又接收到新数， 前一个数就丢失，这种现象称为溢出错。 CE：帧格式错标志 接收数据没有停止位 ⑧读写，中断等控制逻辑 ⑨工作时钟CLK，经分频后产生RXC TXC
§7.4 可编程串行通信接口8250
8250是异步接收和发送控制器（universal asynchronous receiver Transmitter， UART），全 部输入输出均和TTL兼容。
②.半双工 准许数据双向传送，但是只有一根线， 必须 分时， 某一时刻只能进行发送或接收（对讲机）。
A T R T B T R T
③.全双工 串行口之间分别有两根独立的传输发送和 接收信号线,可以同时进行发送和接收。
A T R B R T
2.串行通信的方式
串行通信在信息格式的 约定上可分为两种方式 异步通信
(1). 数据总线缓冲器
一个8位双向三态缓冲器，它是8250同微机系统数据 总线连接的接口。CPU通过数据总线缓冲器设置8250的工作 方式，写入或读取8250发送或接收的数据，以及当前工作的 状态信息。
(2). 读/写控制逻辑
接收微机系统输出的控制信号，确定当前8250的工作状 态。
CS0、CS1和 CS ：片选信号，输入。 CS0和CS1 2 为“1”有效（＋5V）， CS 2 为“0”有效。
在发送数据时，发送器用发送时钟的下降沿将移位寄存器的 数据串行移位输出，并且对准数据位的前沿；在接收数据时，接 收器用接收时钟的上升沿将数据位移入移位寄存器，对准数据位 的中间位置，以保障可靠的接收数据。
②.检测脉冲 接收方需对发送方发来的数据位进行检测，以决定是”0“还 是”1“。 通常检测脉冲是移位脉冲的16和64倍（常选16）。
⑦状态触发器:PE OE CE PE：奇偶校验出错状态 “1”奇偶错
OE：溢出出错标志 接收到的数未被CPU取走，又接收到新数， 前一个数就丢失，这种现象称为溢出错。 CE：帧格式错标志 接收数据没有停止位 ⑧读写，中断等控制逻辑 ⑨工作时钟CLK，经分频后产生RXC TXC
§7.4 可编程串行通信接口8250
8250是异步接收和发送控制器（universal asynchronous receiver Transmitter， UART），全 部输入输出均和TTL兼容。
串行口专业知识
• 10位/字符×120字符/秒＝1200位/秒＝ 1200波特
• 传送每位信息所占用旳时间：
•
１秒/1200＝0.833毫秒
常用旳原则波特率：
• 110、300、600、1000、1200、 2400、4800、9600和19200波特。 它也是国际上要求旳原则波特率。同步 传送旳波特率高于异步方式，可到达 64000波特。
• 异步收发器 UART 、
• 通用同步异步收发器 USART 。
四、调制解调器
１．幅度调制
２．频率键移调制（FSK）
7.2 MCS-51串行接口旳机构
• MCS-51单片机内部旳串行接口是全双 工旳，即它能同步发送和接受数据。这 个口既能够用于网络通信，也能够实现 串行异步通信，还能够作为同步移位寄 存器使用。在串行口中可供顾客使用旳 是它旳寄存器。
初始化以设定其溢出率。
六、RS-232C串行口原则及应用
• RS-232C是美国电子工业协会EIA （Electronic Industry Association） 于1962年指定旳一种串行通信接口原 则。
=2SMOD/32×fosc/(12×(256-TH1))
7.3 串行口旳应用举例
• ① 按选定串行口旳操作方式设定 SCON旳 SM0、SM1两位二进制编码。
• ② 对于方式2或3，应根据需要在TB8中写入 待发送旳第9位数据。
• ③ 若选定旳操作方式不是方式0，还需设定发 送旳波特率：
• 设定SMOD旳状态，以控制波特率是否加倍。 • 若选定操作方式1或3，则应对定时器T1进行
2．同步通信
3 比较
• ① 从硬件设备旳要求看 • ② 从数据旳传播效率看
Hale Waihona Puke 4．串行传送速率--波特率
7.1串行通信基本知识7.2串行口及应用7.3RS-232标准接口总...
第七章 89C51串行口及串行 通信技术
7.1 串行通信基本知识 7.2 串行口及应用 7.3 RS-232标准接口总线及串行通信硬
件设计 7.4 89C51与89C51点对点异步通信 7.5 89C51与PC机间通信
7.1 串行通信基本知识
7.1.1 基本概念
一、通信：
计算机的CPU与外部设备之间常常要进行信息 交换；计算机与计算机之间也往往要交换信息， 所有这些信息交换均称为通信。
五、信号的调制与解调
当异步通信的距离在30米以内时．则计算机 之间可以直接通信。而当传输距离较远时，通常 是用电话线进行传送，由于电话线的带宽限制以 及信号传送中的衰减，会使位信号发生明显的畸 变。所以，在这种情况下，发送时要用调制器把 数字信号转换为模拟信号，并加以放大再传送， 这个过程称为调制。在接收时，再用解调器检测 此模拟信号，并把它转换成数字信号再送入计算 机，这个过程称为解调。
二、通信方式：
1. 并行通信：
数据的各位同时进行传送的方式。
一个并行数据占多少位二进制数，就需要多少 根传输线。特点是通信速度快，但传输线多，成 本高，只适合近距离传送信息，一般通信距离应 小于30米。
2、串行通信：
数据是一位一位按顺序传送的方式。
优点是仅需一到两根传输线，故在长距离传 送数据时，比较经济。但由于它每次只能传送 一位，所以，传送速度较慢。
7.1.3 串行通信的过程及通信协议
一、串-并转换与设备同步
1. 串-并转换 串行通信是将计算机内部的并行数据转换成串 行数据，通过一根通信线传送出去；并将串行接 收数据再转换成并行数据送到计算机中。
2. 设备同步 设备同步对通信双方的两个共同要求： （1）通信双方必须采用统一的编码方法； （2）通信双方必须产生相同的传送速率。
7.1 串行通信基本知识 7.2 串行口及应用 7.3 RS-232标准接口总线及串行通信硬
件设计 7.4 89C51与89C51点对点异步通信 7.5 89C51与PC机间通信
7.1 串行通信基本知识
7.1.1 基本概念
一、通信：
计算机的CPU与外部设备之间常常要进行信息 交换；计算机与计算机之间也往往要交换信息， 所有这些信息交换均称为通信。
五、信号的调制与解调
当异步通信的距离在30米以内时．则计算机 之间可以直接通信。而当传输距离较远时，通常 是用电话线进行传送，由于电话线的带宽限制以 及信号传送中的衰减，会使位信号发生明显的畸 变。所以，在这种情况下，发送时要用调制器把 数字信号转换为模拟信号，并加以放大再传送， 这个过程称为调制。在接收时，再用解调器检测 此模拟信号，并把它转换成数字信号再送入计算 机，这个过程称为解调。
二、通信方式：
1. 并行通信：
数据的各位同时进行传送的方式。
一个并行数据占多少位二进制数，就需要多少 根传输线。特点是通信速度快，但传输线多，成 本高，只适合近距离传送信息，一般通信距离应 小于30米。
2、串行通信：
数据是一位一位按顺序传送的方式。
优点是仅需一到两根传输线，故在长距离传 送数据时，比较经济。但由于它每次只能传送 一位，所以，传送速度较慢。
7.1.3 串行通信的过程及通信协议
一、串-并转换与设备同步
1. 串-并转换 串行通信是将计算机内部的并行数据转换成串 行数据，通过一根通信线传送出去；并将串行接 收数据再转换成并行数据送到计算机中。
2. 设备同步 设备同步对通信双方的两个共同要求： （1）通信双方必须采用统一的编码方法； （2）通信双方必须产生相同的传送速率。
七章串行通信接口技术ppt课件
设置8250与数据通信设备之间 联络应答的输出信号
例 ： 要 使 MCR 的 DTR ， RTS 有 效 ， OUT1 ， OUT2以及LOOP无效，则编程如下：
MOV DX，3FCH
；MCR的地址，
MOV AL，00000011B ；MCR的控制字
OUT DX，AL
例：要对8250通过自发自收进行诊断，则程序 为:
主复位线MR：硬件复位信号RESET 中断请求线INTRPT：8250有4级共10个中
断源，当任一个未被屏蔽的中断源有请求 时，INTRPT输出高电平向CPU请求中断
（2）面向外设引脚信号
8250
发送数据SOUT 接收数据SIN 请求发送RTS* 允许发送CTS*
数据装置准备好DSR*
数据终端准备好DTR* 信号地GND
相当于I/O读信号
写控制线
数据输出选通DOSTR（高有效）和DOSTR*（低有 效）有一个有效，CPU就将数据写入8250内部寄存器
相当于I/O写信号
8250读写控制信号有两对，每对信号作用完全相 同，只不过有效电平不同而己
（1）处理器接口引脚（3）
驱动器禁止信号DDIS：CPU从8250读取数 据时，DDIS引脚输出低电平，用来禁止外 部收发器对系统总线的驱动；其它时间， DDIS为高电平
（4）输出线
OUT1*和OUT2*：
两个一般用途的输出信号 由调制解调器控制寄存器的D2和D3使其输出
低电平有效信号 复位使其恢复为高
8250的寄存器及编程方法
8250内部有10个可访问的寄存器，除数 寄存器是16位的，占用两个连续的8位端 口
内部寄存器用引脚A0～A2来寻址；同时还 要利用通信线路控制寄存器的最高位，即 除数寄存器访问位DLAB的0和1两种状态， 来区别公用1个端口地址所访问的两个寄 存器
例 ： 要 使 MCR 的 DTR ， RTS 有 效 ， OUT1 ， OUT2以及LOOP无效，则编程如下：
MOV DX，3FCH
；MCR的地址，
MOV AL，00000011B ；MCR的控制字
OUT DX，AL
例：要对8250通过自发自收进行诊断，则程序 为:
主复位线MR：硬件复位信号RESET 中断请求线INTRPT：8250有4级共10个中
断源，当任一个未被屏蔽的中断源有请求 时，INTRPT输出高电平向CPU请求中断
（2）面向外设引脚信号
8250
发送数据SOUT 接收数据SIN 请求发送RTS* 允许发送CTS*
数据装置准备好DSR*
数据终端准备好DTR* 信号地GND
相当于I/O读信号
写控制线
数据输出选通DOSTR（高有效）和DOSTR*（低有 效）有一个有效，CPU就将数据写入8250内部寄存器
相当于I/O写信号
8250读写控制信号有两对，每对信号作用完全相 同，只不过有效电平不同而己
（1）处理器接口引脚（3）
驱动器禁止信号DDIS：CPU从8250读取数 据时，DDIS引脚输出低电平，用来禁止外 部收发器对系统总线的驱动；其它时间， DDIS为高电平
（4）输出线
OUT1*和OUT2*：
两个一般用途的输出信号 由调制解调器控制寄存器的D2和D3使其输出
低电平有效信号 复位使其恢复为高
8250的寄存器及编程方法
8250内部有10个可访问的寄存器，除数 寄存器是16位的，占用两个连续的8位端 口
内部寄存器用引脚A0～A2来寻址；同时还 要利用通信线路控制寄存器的最高位，即 除数寄存器访问位DLAB的0和1两种状态， 来区别公用1个端口地址所访问的两个寄 存器
相关主题
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LIN(Local Interconnect Network)，低成本的串行通讯网络， 用于汽车中的分布式电子系统控制。为现有汽车网络(例如CAN 总线)提供辅 助功能，是一种辅助的总线网络。在不需要CAN 总线的带宽和多功能的场合， 使用LIN 总线可大大节省成本。 CAN 控制器局域网络(Controller Area Network, CAN) ， 是国际上应用最广泛的现场总线之一。 在北美和西欧，CAN总线协议已经成 为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线，近年来，其所 具有的高可靠性和良好的错误检测能力受到重视，被广泛应用于汽车计算机 控制系统和环境温度恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境
串行通信的传输方向
A 站 发送 器 发送器 接收器 B 接收 站 器 发送器 接收器
半工通信
半双工 通信
A 站
B 站
全双工 通信
A 站
发送器 接收器
工程技术学院 杨仕
接收器 发送器
B 站
西南大学
2013年7月31日星期三
单片机原理及接口技术 串行通信接口类型
第七章 串行接口技术
串行通信技术标准是EIA－232、EIA-422和EIA－485，也就是以前所称的 RS-232、RS-422和RS-485。由于EIA提出的建议标准都是以“RS”作为 前缀，所以在工业通信领域，仍然习惯将上述标准以RS作前缀称谓。 USB（ Universal Serial Bus ）“通用串行总线”。 最大特性是支持即插即用和热插拔功能，一款标准的USB设备可以在任何时 间、任何状态下与计算机连接，并且能够马上开始工作。 USB接口已经占据 了串行通信技术的垄断地位。 IEEE 1394，与平台无关的串行通信协议，是IEEE（电气与电子工程师协 会）于1995年正式制定的总线标准，未来将速度提升至800Mbps、1Gbps和 1.6Gbps这三个档次。IEEE 1394也称为高速串行总线。目前支持IEEE 1394的 产品有台式计算机、笔记本电脑、高精度扫描仪、数字视频(DV)摄影机、数 码音箱(SA2.5)、数码相机等。 在工业领域，使用USB接口的产品则甚为少见。 EIA标准依然占据统治地位。 在工业领域，人们更要求产品的可靠性和稳定性，EIA标准下的串行通信技 术完全可以满足人们对工业设备传输的各种性能要求，而且，这些产品价格 非常低廉。 USB价格较高，并且其即插即用的功能在工业通信中没有优势。 工业设备一般连接好以后很少进行重复插拔，EIA-232、EIA-422与EIA-485 标准等串行通信技术应用很广，如录像机、计算机以及许多工业控制设备上 都配备有EIA－232串行通信接口。
SPI(Serial Peripheral )串行外设接口总线系统
是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通 信以交换信息。SPI接口是在CPU和外围低速器件之间进行同步串行数据传输, 在主器件的移位脉冲下,数据按位传输,高位在前,低位在后,为全双工通信,数据 传输速度总体来说比I2C总线要快,速度可达到几Mbps。
可变
例：设串行口工作在方式1，允许接收，则指令为：
MOV SCON,#01010000B
西南大学 工程技术学院 杨仕 2013年7月31日星期三
西南大学 工程技术学院 杨仕 2013年7月31日星期三
单片机原理及接口技术
第七章 串行接口技术
串行通信的分类
1．异步通信
数据通常是以字符（或字节）为单位组成字符帧传送的。字符帧由发送端一 帧一帧地发送，通过传输线为接收设备一帧一帧地接收。发送端和接收端可 以有各自的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟源彼此独立，互不同 步。
西南大学 工程技术学院 杨仕 2013年7月31日星期三
单片机原理及接口技术
第七章 串行接口技术
通信协议
又称通信规程，是指通信双方对数据传送控制的一 种约定。约定中包括对数据格式，同步方式，传送 速度，传送步骤，检纠错方式以及控制字符定义等 问题做出统一规定，通信双方必须共同遵守，它也 叫做链路控制规程。
西南大学 工程技术学院 杨仕 2013年7月31日星期三
单片机原理及接口技术
第七章 串行接口技术
串行方式的定义
SM0 SM1 0 0 工作方式 方式0 功能 8位同步移位寄存 器 波特率 fosc/12
0 1
1 0 1 1
方式1
方式2 方式3
10位UART
11位UART 11位UART
可变 fosc/64或 fosc/32
西南大学 工程技术学院 杨仕 2013年7月31日星期三
单片机原理及接口技术
第七章 串行接口技术
串行口的控制寄存器
SBUF——串行口数据缓冲器 共两个，发送寄存器、接收SBUF SBUF共用一个地址99H 。 SCON——串行口控制寄存器。PCON——电源及波特率选择寄存器
SCON 9FH SM0 9EH SM1 9DH SM2 9CH REN 9BH TB8 9AH 99H RB8 TI 98H RI
西南大学
工程技术学院
杨仕
2013年7月31日星期三
单片机原理及接口技术
7.2 MCS-51单片机的串行接口
第七章 串行接口技术
MCS-51 内有一个可编程全双工串行接口，具有UART（通用异步接收和发 送器）的全部功能。
TXD SBUF
TH1 TL1 1
控制门 发送控制器
÷16
TI
去串口中断
≥1
A
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工程技术学院
杨仕
2013年7月31日星期三
单片机原理及接口技术
第七章 串行接口技术
同步通信
以一串字符为一个传送单位，字符间不加标识位，在一串字符 开始用同步字符标识，硬件要求高，通讯双方须严格同步。
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单片机原理Байду номын сангаас接口技术
第七章 串行接口技术
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单片机原理及接口技术 串行总线类型
第七章 串行接口技术
I2C（Inter－Integrated Circuit）总线，两线式串行总线，
用于连接微控制器及其外围设备。是微电子通信控制领域广泛采用的一种总 线标准。是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简单，器件 封装形式小，通信速率较高等优点。
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单片机原理及接口技术
第七章 串行接口技术
现场总线
一种工业数据总线，是自动化领域中底层数据通信网络。现 场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置（传感器、执 行机构）与控制室内的自动装置（计算机、控制器）之间的 数字式、串行、多点通信的数据总线。
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单片机原理及接口技术
第七章 串行接口技术
第n-1 字符帧
第n+1字 符帧
第n字符帧
空闲 奇 偶停 位 校止 验位 1 1 起 始 位 0 D0
停起 止始 位位
1 0
8位数据
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 0/1 1 1
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第七章 串行接口技术
数据传送速率
在串行通信中，数据是按位进行传送的，因此传送 速率用每秒传送数据位的数目来表示，称之为波特率 （Baud rate），单位是bit/s（bit per second位/秒）。波 特率是串行通信的重要指标，用于表征数据传输的速度。 波特率越高，数据传输速度越快，但和字符的实际传输 速率不同，字符的实际传输速率是指每秒钟内所传字符 的帧数，和字符帧格式有关。例如，假如数据传送的速 率是120字符/秒，而每个字符如上述规定包含10数位 （1个起始位，8个数据位和1个停止位组成一帧），则 其传送波特率为： 10bit×120/s＝1200波特。 每一位的传送时间td为波特率的倒数
字符帧（数据帧）
1)起始位。 位于字符帧开头，只占一位，始终为逻辑0低电平，用于向 接收设备表示发送端开始发送一帧信息。 2)数据位。 紧跟起始位之后，根据情况可取5位、6位、7位或8位，低 位在前高位在后。若所传送数据为ASCII字符，则取7位。 3)奇偶校验位。 位于数据后，仅占一位，用于表征串行通信中采用奇校验 还是偶校验。 4)停止位。 位于字符帧末尾，为逻辑“1”高电平，通常可取1位、1.5位、 2位或更多，用于向接收端表示一帧字符信息已发送完毕，也 为发送下一帧字符作准备。
接收中断标志
工作方式选择
在方式2和方式3中，若SM2=1，则多机通信控 发送中断标志 多机通信控制位 制位，当接收到的第9位数据RB8＝0时不启动 允许串行接收位 接收中断标志RI（即RI=0），并且将接收到的 接收数据的第9位 前8位数据丢弃；当RB8＝1时，才将接收到的 发送数据的第9位 前8位数据送入SBUF，并置位RI产生中断请求。 当SM2=0时，则不论第9位数据为0或1，都将 前8位数据装入SBUF中，并产生中断请求。
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单片机原理及接口技术 现场总线
第七章 串行接口技术
由于各个国家各个公司的利益之争，虽然早在1984年国际电工技术委员会/ 国际标准协会（IEC/ISA）就着手开始制定现场总线的标准，至今统一的标 准仍未完成。 很多公司也推出其各自的现场总线技术，但彼此的开放性和互操作性还难以 统一。目前世界上存在着大约四十余种现场总线，如法国的FIP，英国的 ERA，德国西门子公司Siemens的ProfiBus，挪威的FINT，Echelon公司的 LONWorks，PhenixContact公司的InterBus，RoberBosch公司的CAN， Rosemounr公司的HART，CarloGavazzi公司的Dupline，丹麦ProcessData公司 的P-net，PeterHans公司的F-Mux，以及ASI（ActraturSensorInterface）， MODBus，SDS，Arcnet，国际标准组织-基金会现场总线FF： FieldBusFoundation，WorldFIP，BitBus，美国的DeviceNet与ControlNet等等。 每种总线大都有其应用的领域，比如FF、PROFIBUS-PA适用于石油、化工、 医药、冶金等行业的过程控制领域；LonWorks、PROFIBUS-FMS、 DevieceNet适用于楼宇、交通运输、农业等领域；DeviceNet、PROFIBUSDP适用于加工制造业，而这些划分也不是绝对的，每种现场总线都力图将 其应用领域扩大，彼此渗透。