第六章单片机串行口及应用

微机原理及应用

第六章

单片机串行口及应用

P2 6.1 MCS-51 单片机串行接口

6.1.1 基本概念

1.串行通信与并行通信

并行通信：数据的各位同时进行传送的通信方式。并行通信的优点是传送速度快，缺点是需要的传输线多，不适宜远距离通信。并行通信通过并行口实现。

串行通信：数据逐位按顺序传送的通信方式。串行通信的优点是只需要一对传输线，特别适用于远距离通

信。其缺点是传送速度低。串行通信通过串行口实现。

2.异步通信和同步通信

(1)异步通信

在异步通信中，数据以字符为单位进行传送，一个字符也叫一帧信息。每帧数据数用一起始位(低电平)表

示传送字符的开始，接着由数据的低位开始逐位传送。

最后以一个停止位(高电平)表示该字符结束。

异步通信字符帧的格式 无空闲位字符帧：

带空闲位字符帧：

P3

D7

0/1

D1D0

D1

D2

D3D4

D5

D6

D7

0/1

D0

1

1

停止位

起始位停止位

起始位第n-1字符

第n+1字符

第n 字符帧8个数据位

校验位停止

位起始位D0

第n+1字符D0

D1

D2

D3D4

D5

D6

D7

0/1

1

1

起始位第n-1字符

第n 字符帧

8个数据位

1

1

1

空闲位空闲位校验位

(2) 同步通信

同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式。每次通信连读传送若干个数据字符。在数据传送前，发送方先发送1个或2个同步符作起始标志，接收方不断采样传输线，确认接收到同步符后便开始接收后面的数据。数据紧跟同步符之后，个数不受限制，每个数据不需起始位和停止位，数据之间无间隙。所以同步通信的传输速率要比异步通信高，可达56000bps。为使发送方和接收方的时钟保持严格同步，要求发送方除发送数据外，还要同时发送时钟脉冲到接收端。

同步字符1同步字符2

数据1数据2数据3数据……

同步字符

数据1数据2数据3数据……

3. 串行通信的传送方式

串行通信的传送方式有三种。

(1)单工方式：只允许数据向一个方向传送。

(2)半双工方式：允许数据双向传送，但同一时刻只能一方发送，另一方接收。

(3)全双工方式：允许数据同时双向传送，全双工方式其发送和接收是各自独立的通道。

发送器

接收器

A 站

B 站

发送器

发送器

接收器接收器

A 站

B 站

发送器接收器

接收器发送器A 站

B 站

4. 波特率和发送/接收时钟

(1)波特率

波特率的定义为每秒钟传送二进制代码的位数。

单位是位/秒(bps)。波特率是串行通信的重要指标，用于表征数据的传输速度。每位的传送时间为波特率的倒数。即Td=1/波特率。

(2)发送/接收时钟

在异步传送方式中，发送/接收时钟频率为波特率的n倍，n取16或64，通常取16。即每位的传送时间Td=nTc，(Tc为发送/接收时钟周期)。也就是每传送1位需要16个时钟周期。这样做目的是更准确地给数据位定位。

收发双方传送波特率必须保持一致，否则传送过程就会发生错位。

6.1.2 串行口结构

串行口主要由发送缓冲器、发送控制器、输出控制门、接收缓冲器，接收控制器、输入侈位寄存器等组成。

内部数据总线

发送

端口

接收

端口

波

特

率

发

生

器

≥1

串

行

口

中

断

写SBUF

读SBUF

SBUF (发送)

发送控制器

接收控制器

SBUF (接收)接收移位寄存器

TXD

P3.1

RXD

P3.0

DB

DB

TI

RI

Ｐ7

P8 6.1.3 串行口控制

1.串行口控制寄存器SCON

SCON 格式：

D7D0

SM0SM1SM2REN TB8RB8TI RI(98H)

各位的含义和下：

SM0、SM1：串行口工作方式选择位。

SM0 SM1

0 0方式0，同步移位寄存器方式，传送波特率为fosc/12。

0 1 方式1，10位异步收发，传送波特率可变。

1 0 方式2，11位异步收发，传送波特率为fosc/32或fosc/64。

1 1 方式3，11位异步收发，传送波特率可变。

P9 SCON (续)

SM2：多机通信控制位。单片机串行口的4种工作方式中，只有方式2或方式3(11位异步通信)才可用于多机通信。在进行多机通信时，若接收机的SM2置1，则它只能接收地址帧，而不能接收数据帧。只有SM2=0时才能接收数据帧。有关通信原理将在后面介绍。

REN：允许接收控制位。

REN=1时，允许串行口接收数据。

REN=0时，禁止串行口接收数据。

TB8：是方式2和方式3发送数据的第9位。发送数据前，预先将第9位写入TB8中。

RB8：是方式2和方式3接收数据的第9位。接收数据时，将接收到的数据第9位存入RB8中。

TI：发送中断标志位。发送完一帧数据后，由硬件置位TI，同时向CPU发出中断请求。

RI：接收中断标志位。当一帧数据接收完并能进入输入SBUF，则置位RI，同时向CPU发出中断请求。