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《单片机串行接口》课件

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CONTENTS
• 单片机串行接口概述 • 单片机串行接口的硬件结构 • 单片机串行接口的编程实现 • 单片机串行接口的调试与测试 • 单片机串行接口的应用实例
01
CHAPTER
单片机串行接口概述
定义与特点
定义：单片机串行接口是指单片机与其他设备或系统之间进行串行通信的接口。
示波器
用于测量信号的波形和参数，如电压、频率等。
逻辑分析仪
用于分析单片机的串行接口信号，以便于调试和测试。
串行接口的性能评估
传输速率
评估串行接口的传输速度，确保满足应用需求。
误码率
评估数据传输的准确性，确保数据传输无误码。
兼容性
评估串行接口与其他设备的兼容性，以便于与其他设备进行通信。
05
串行接口的中断处理
中断请求
当串行接口接收到数据或发生错误时，会产生中断请求信号。
中断服务程序
在中断服务程序中，根据中断类型执行相应的处理操作，如数据接收或错误处理。
中断优先级
根据实际情况，为不同的中断类型分配不同的优先级，以确保重要中断得到及时处理。
04
CHAPTER
单片机串行接口的调试与测试
为了提高数据传输的准确性，可以选择奇校验或偶校验方式。
串行数据的发送与接收
发送数据
将要发送的数据按照串行协议打包，并通过串行接口发送出去。
接收数据
从串行接口接收数据，并根据协议进行解析，提取出有用的信息。
数据缓冲
为了提高数据传输的效率，可以设置数据缓冲区，以暂存待发送或待处理的数据。
单片机串行接口的硬件结构
串行接口的电路组成

单片机串行通讯及其接口PPT课件

A 发送端
接收端
数据流 B
K
K
通信链路
发送端接收端
两个串行通信设备之间只有一条数据线，数据传输可以沿两个方向，但需要分时进行。
.
15
3）全双工方式：数据可同时在两个方向上传送。
3种方式中， 1）全双工方式的效率最高； 2）半双工方式配置和编程相对灵活，传输成本较低； 3）串行通信设备常选用半双工方式。
如果SM2=0，则不论第9位数据是“1”还是“0”，都将前 8位数据送入SBUF中，并置“1” RI，产生中断请求。
方式1时，如果SM2=1，则只有收到停止位时才会激活 RI，没有收到有效的停止位时，RI清0。
方式0时，SM2必须为0。
.
35
（3）REN——允许串行接收位由软件置“1”或清“0”。
.
10
2. 校验和方法
特点：校验和方法效率更高，可靠性更高。
.
11
2、同步通信
同步通信是一种数据连续传输的串行通信方式，通信时发送方把需要发送的多个字节数据和校验信息连接起来，组成数据块。
发送时，发送方只需在数据块前插入1～2个特殊的同步字符，然后按特定速率逐位输出(发送)数据块内的各位数据。
.
13
Байду номын сангаас
9.1.1.3 串行通信方式
1）单工方式：这种方式只允许数据按一个固定的方向传输。
A 发送端
数据流通信链路
B 接收端
数据传输仅能从发送设备传输到接收设备。
.
14
2）半双工方式：数据可以从A发送到B，也可以由B发送到A。但A、B之间只有一根传输线，因此同一时刻只能作一个方向的传送。其传送方向由收发控制开关K切换。平时一般让A、B方都处于接收状态，以便能够随时响应对方的呼叫。

单片机串行口课件教学讲义共62页文档

拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地走到底，决不回头。 ——左
单片机串行口课件教学讲义
26、机遇对于有准备的头脑有特别的亲和力。 27、自信是人格的核心。
28、目标的器之一。没有它，天才也会在矛盾无定的迷径中，徒劳无功。- -查士德斐尔爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯潘。
56、书不仅是生活，而且是现在、过去和未来文化生活的源泉。 ——库法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一次也不善于度过。— —吕凯特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处，只不过是愈来愈发觉自己的无知。 ——笛卡儿

单片机第五章串行口

在串行通讯中，收发双方的数据传送率（波特率）要有一定的约定。在8051串行口的四种工作方式中，方式0和2的波特率是固定的，而方式1和3的波特率是可变的，由定时器 T1的溢出率控制。
方式0和方式2的波特率：
在方式0，每个及其周期发送或接受一位数据，波特率的
数值固定为时钟频率(fosc)的1/12，且不受SMOD的影响。
5.2 MCS-51串行口 5.2.1 串行口概述
8051的通讯：即单片机与外界进行信息交换。
通讯方式：
并行通讯：数据的各位同时发送或接受
串行通讯：数据一位一位顺序发送或接受
串行口通讯方式
单工通讯：通讯接口只能发送或接受的单向通讯方式
半双工通讯：通讯接口既可发送又可接受，但不能同时进行
3 4 5 6 10111213
3 4 5 6 10111213
gf ed c b a LED0
gf ed c b a LED1
gf ed c b a LED2
5V
程序清单： DISPLY：MOV SCON，#00H
MOV R7，#3H
MOV R0，DISBUF
SETB P1.0
L1:
MOV A, @R0
置位RI。？ຫໍສະໝຸດ 二、方式1方式1为波特率可变的10位异步通讯接口方式。发送或接收一帧信息，包括1个起始位0，8个数据位和1个停止位1。
1. 方式1发送
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。
2. 方式1接受
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。

单片机串行口课件62页文档

(4) 停止位：字符帧格式的最后部分是停止位，逻辑“1”电平
有效，它可占1/2位、1位或2位（在串行通信时每位的传送时间是固定的）。停止位表示传送一帧信息的结束，也为发送下一帧信息作好准备。
二、串行通信的波特率
波特率(Baud Rate)是串行通信中一个重要概念，它是指传输数据的速率, 亦称比特率。波特率的定义是每秒传输二进制数码的位数。如：波特率为 1200bps是指每秒钟能传输1200位二进制数码。
接收控制器
接收 SBUF (99H)
输入移位寄存器
TXD(P3.1) RXD(P3.0)
图8.8 AT88C51串行口结构框图
(1). 串行数据缓冲器SBUF SBUF是串行口缓冲寄存器，包括发送寄存
器和接收寄存器，以便能以全双工方式进行通信。此外，在接收寄存器之前还有移位寄存器，从而构成了串行接收的双缓冲结构，这样可以避免在数据接收过程中出现帧重叠错误。发送数据时，由于CPU是主动的，不会发生帧重叠错误，因此发送电路不需要双重缓冲结构。
五、8051单片机的串行接口
8051内部有一个可编程全双工串行通信接口。该部件不仅能同时进行数据的发送和接收，也可作为一个同步移位寄存器使用。
下面将对其内部结构、工作方式以及波特率进行介绍。
1、串行接口的结构及寄存器
发送 SBUF
门电路
(99H)
内
发送控制器
部总线
时钟
串行口中断
TI ≥1 RI
(2) 数据位：在起始位之后，发送端发出(或接收端接收)的是
数据位，数据的位数没有严格的限制，5～8位均可。由低位到高位逐位传送。
(3) 奇偶校验位：数据位发送完(接收完)之后，可发送一位用来检

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波特率的倒数即为每位数据传输时间。例如：
波特率为1200bps，每位的传输时间为：
T d
=
1 1200
=0.
833(ms)
波特率和字符帧的传输速率不同，若采用图 8.4的数据帧格式，并且数据帧连续传送（无空闲位），则实际的字符传输速率为1200/11=108.08帧 /秒。
三、串行通信的制式在串行通信中，数据是在两个站之间传送的。
同步通信的数据帧格式如图8.3所示。
同步数据数据 … 数据字数据校验 (校验
字符字符1 字符2
符n-1 字符n 字符字符)
图8.3 同步通信数据传送格式
2. 异步通信(Asynchronous Communication) 在异步通信中，数据通常是以字符或字节为单位
组成数据帧进行传送的。收、发端各有一套彼此独立，互不同步的通信机构，由于收发数据的帧格式相同，因此可以相互识别接收到的数据信息。
2. 累加和校验
累加和校验是指发送方将所发送的数据块求和，并将“校验和”附加到数据块末尾。接收方接收数据时也是先对数据块求和，将所得结果与发送方的“校验和”进行比较，若两者相同，表示传送正确，若不同则表示传送出了差错。“校验和”的加法运算可用逻辑加，也可用算术加。
(2) 数据位：在起始位之后，发送端发出(或接收端接收)的是
数据位，数据的位数没有严格的限制，5～8位均可。由低位到高位逐位传送。
(3) 奇偶校验位：数据位发送完(接收完)之后，可发送一位用来检
验数据在传送过程中是否出错的奇偶校验位。奇偶校验是收发双方预先约定好的差错检验方式之一。有时也可不用奇偶校验。
逐位发送或接收。
P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0
P2.7
88C51
RD WR
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
CS
RD WR
8255
图8.1 并行通信示意图
TXD Rபைடு நூலகம்D 88C51
发送接收
RXD TXD
外设
图8.2 串行通信示意图
目前串行通信在单片机双机、多机以及单片机与PC机之间的通信等方面得到了广泛应用。
(4) 停止位：字符帧格式的最后部分是停止位，逻辑“1”电平
有效，它可占1/2位、1位或2位（在串行通信时每位的传送时间是固定的）。停止位表示传送一帧信息的结束，也为发送下一帧信息作好准备。
二、串行通信的波特率
波特率(Baud Rate)是串行通信中一个重要概念，它是指传输数据的速率, 亦称比特率。波特率的定义是每秒传输二进制数码的位数。如：波特率为 1200bps是指每秒钟能传输1200位二进制数码。
按照数据传送方向，串行通信可分为三种制式。
1. 单工制式(Simplex) 单工制式是指甲乙双方通信只能单向传送数
据。单工制式如图8.5所示。
发送器A
接收器B
图8.5 单工制式
2. 半双工制式(Half duplex) 半双工制式是指通信双方都具有发送器和接
收器，双方既可发送也可接收，但接收和发送不能同时进行，即发送时就不能接收，接收时就不能发送。半双工制式如图8.6所示。
异步通信信息帧格式如图8.4所示。
第n-1字符
帧奇
偶停起
8位数据
校止验位
始位
第n字符帧 8位数据
奇偶停校止验位
空闲位
第n+1字符帧
起始位 8位数据
D7 0/1 1 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 0/1 1 1 1 1 0 D0 D1
图8.4 异步通信帧格式
(1) 起始位：在没有数据传送时，通信线上处于逻辑“1”状态。当发送端要发送1个字符数据时，首先发送1个逻辑 “0”信号，这个低电平便是帧格式的起始位。其作用是向接收端表示发送端开始发送一帧数据。接收端检测到这个低电平后，就准备接收数据信号。
一、异步通信和同步通信
串行通信按同步方式可分为异步通信和同步通信两种基本通信方式。
1. 同步通信(Synchronous Communication) 同步通信是一种连续传送数据的通信方式，一
次通信传送多个字符数据，称为一帧信息。数据传输速率较高，通常可达56000bps或更高。其缺点是要求发送时钟和接收时钟保持严格同步。
四、串行通信的校验
串行通信的目的不只是传送数据信息，更重要的是应确保准确无误地传送。因此必须考虑在通信过程中对数据差错进行校验，校验方法有奇偶校验、累加和校验以及循环冗余码校验等。
1. 奇偶校验
奇偶校验的特点是按字符校验，即在发送每个字符数据之后都附加一位奇偶校验位(1或0),当设置为奇校验时，数据中1的个数与校验位1的个数之和应为奇数；反之则为偶校验。收、发双方应具有一致的差错检验设置，当接收1帧字符时，对1的个数进行检验，若奇偶性(收、发双方)一致则说明传输正确。奇偶校验只能检测到那种影响奇偶位数的错误，比较低级，一般只用在异步通信中。
单片机串行口课件
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只在愚人的字典中找得到。--拿破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突破，不要嫉妒要欣赏，不要托延要积极，不要心动要行动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要素。(注意：传统观念认为勤奋和机会是成功的要素，但是经过统计学和成功人士的分析得出，乐观是成功的第三要素。
39、没有不老的誓言，没有不变的承诺，踏上旅途，义无反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识的人，决不会坚韧勤勉。
第八章串行通信技术
第一节串行通信计算机与外界的信息交换称为通信。通信的基
本方式可分为并行通信和串行通信两种。所谓并行通信是指数据的各位同时在多根数据
线上发送或接收。串行通信是数据的各位在同一根数据线上依次
A 发送端
接收
图8.6 半双工制式
发送 B
接收端
3. 全双工制式(Full duplex) 全双工制式是指通信双方均设有发送器和接
收器，并且将信道划分为发送信道和接收信道，两端数据允许同时收发，因此通信效率比前两种高。全双工制式如图8.7所示。
A 发送端接收
接收 B 发送端
图8.7 全双工制式