单片机的串行接口及串行通信
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6.2.1 串行口结构
6.2.2 工作原理
发送数据:CPU向输出缓冲器SBUF写入数据,同时启动串行 发送数据,当一帧数据发送完毕,硬件置位发送中断标志 位TI(SCON.1)。
接收数据:若检测到起始位,则其后对RXD引脚每间隔一定时 间进行采样,采样到的数据以移位方式存入输入移位寄存器, 当数据接收完成或检测到停止位时,输入移位寄存器的内容被 送入接收缓冲器SBUF,并置1接收中断标志位RI(SCON.0).
甲机
乙机
a) 单工传送
b) 半双工传送
c) 全双工传送
6.1.4 串行通信的数据传输速率
衡量数据通信系统通信速度的指标: ----波特率和数据传输率 。 波特率: 指单位时间内线路变化次数,反映了数
据的调制信号波形变换的频繁程度。单位是“波特 ”(baud)。
数据传输率: 指单位时间内传送的信息量,以每 秒钟传送格式位的数量来表示。单位是“比特/秒 ”(bps)。
SCON用于设定串行口的工作方式, 接收/发送控制以 及设置状态标志.
SM0和SM1为工作方式选择位,可选择四种工作方式:
SM2: 多机通信控制位,主要用于方式2和方式3。
当接收机的SM2=1时可以利用收到的RB8来控制是否 激活RI(RB8=0时不激活RI,收到的信息丢弃;RB8= 1时收到的数据进入SBUF,并激活RI,进而在中断服务 中将数据从SBUF读走)。当SM2=0时,不论收到的RB8 为 0 和 1 , 均 可 以 使 收 到 的 数 据 进 入 SBUF , 并 激 活 RI (即此时RB8不具有控制RI激活的功能)。通过控制 SM2,可以实现多机通信。
6.1 串行通信基础
控制器与外部设备或控制器与控制器之间的数据 传送称为通信。
通信方式: 并行通信 和 串行通信。 串行通信就是数据按位顺序串行传送,最少只需 一根传输线即可完成,成本低, 但速度慢。 串行通信分又可分为同步和异步两种方式。 同步通信是通过发送同步字符协调发送方和接收 方的串行通信方式,要求双方的时钟严格同步。 异步通信是通信发送方与接收方使用各自的时钟 分别控制数据的发送和接收的串行通信方式。
波特率和数据传输率两者相似但不等同,只有当 采用基波传输时两者的单位才相同。即:
1波特=1bps(位/秒)
主要内容
6.1 串行通信基础 6.2 串行口的结构与工作原 6.3 串行口的控制寄存器 6.4 单片机串行通信工作方 6.5 单片机串行通信接口技术
6.2 串行口的结构与工作原理
在5l系列单片机中,通用异步接收器和发送器 UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)已 作为一个功能部件集成在其中,构成一个可编程的全 双工串行通信接口。
6.1.1 异步串行通信的字符格式
异步串行通信在时钟控制下每次传送一位数据 ,若干个位组成一个字符帧,一个完整的字符帧完 成一个字符的传送。
起 空始 闲位
一个字符帧 数据位
校停 验止 位位
空 下一字符 闲 起始位
LSB
MSB
起 空始 闲位
一个字符帧 数据位
校停 验止 位位
空 下一字符 闲 起始位
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6.1.3 串行通信的数据通路形式
数据通信系统由信源、信宿和信道三部分组成。 数据通信的发送方称为信源; 接收方称为信宿; 为了在信源和信宿之间进行数据传输,必须在信 源和信宿之间建立一条传送信号的物理通道,这条通 道称为信道。
串行通信有以下三种数据通路连接形式:
单工(Simplex)形式:数据传送是单向的,通信双方 中一方固定为接收端,另一方固定为发送端。
LSB
MSB
起始位——开始一个字符传送的标志位。 数据位——起始位之后传送的数据信号位。 奇偶效验位——用于对字符的传送作正确性检查。 停止位——用以标志一个字符的结束。 位时间——发送1位数据所需时间。 帧(frame)——从起始位开始到停止位结束的全部内容 称为一帧。
6.1.2 异步串行通信的信号形式
主要内容
6.1 串行通信基础 6.2 串行口的结构与工作原理 6.3 串行口的控制寄存器 6.4 单片机串行通信工作方式 6.5 单片机串行通信接口技术
6.3 串行口的控制寄存器
与串行通信有关的控制寄存器是: SCON:串行控制寄存器。 PCON:电源控制寄存器。 IE: 中断允许寄存器。
6.3.1 串行控制寄存器SCON
半双工(Half-duplex)形式:数据传送是双向的,但 任何时刻只能由其中的一方发送数据,另一方接收 数据,发送和接收不能同时进行。
全双工(Full-duplex)形式:数据传送是双向的,且 可以同时发送和接收数据。
接收器
接收器
接收器
接收器
发送器
接收器
发送器
发送器
发送器
发送器
甲机
乙机
甲机
乙机
单片机的异步串行通信根据通信距离、抗干扰性 能的要求,信号的形式可选择TTL电平传输、RS-232 电平传输、RS-422A或RS-485差分传输等信号形式进 行串行数据的传输。
单片机串行口控制器的输入、输出信号均为TTL 电平。这种信号传输形式受传输距离限制,抗干扰性 能差,不能进行远距离通信。
对于远距离的系统与系统之间的串行通信,通常 将TTL电平变换为RS-232电平或采用差分形式来实现 ,如RS-232、RS-422A、RS-485等标准来实现串行通 信传输。
第6章 单片机的串行接口及串
行通信
学习目标
掌握串行通信的基本概念 掌握单片机串行通信接口的结构 掌握串行通信控制寄存器 掌握单片机串行通信的工作方式 掌握串行通信的应用及编程方法
主要内容
6.1 串行通信基础 6.2 串行口的结构与工作原理 6.3 串行口的控制寄存器 6.4 单片机串行通信工作方式 6.5 单片机串行通信接口技术
注意:在串行通信中,收发双方的数据传输率必须一 致,否则接收方接收的数据会产生混乱。
发送数据可以采用中断方式或查询方式进行。 采用查询方式发送数据的过程为: 发送一个数据→查询TI→发送下一个数据
接收数据可以采用中断方式或查询方式进行。 采用查询方式接收数据的过程为: 查询RI→读入一个数据→查询RI→读下一个数据