第八章串行通信

main() { SCON=0; ES=1; EA=1; SBUF=temp; while(1); } void ser()interrupt 4 { TI=0; delay(300); temp=_crol_(temp,1); SBUF=temp; }
2、方式0数据接收
REN=1 RI=0 RXD（数据输入） D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
（二）串行工作方式1
方式1是以10位为一帧的异步串行通信方式。其帧格 式为1个起始位、8个数据位和1个停止位。如下图所示。
起始位 D 0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D 7 停止位
方式1的波特率由定时器T1的溢出率决定.
（二）串行工作方式1
1. 数据发送 数据写入 SBUF 后，开始发送，此时由硬件加入起 始位和停止位，构成一帧数据，由TXD串行输出。输出 一帧数据后，TXD保持在高电平状态下，并将TI置位， 通知CPU可以进行下一个字符的发送。
89C51串行通信的方式选择、接收和发送控制以及 串行口的状态标志等均由特殊功能寄存器SCON控制和 指示，其控制字格式如下图所示
串行口控制寄存器SCON
SCON中各位说明如下： (1) SM0 、SM1——串行口工作方式选择位 其状态组合和对应工作方式为：
(1) SM2----多机通信控制位，主要用于方式2和方式3。
单片机串行口及串行通信技术
本章主要介绍串行通信概念及51系列单片机 的串行口问题，将具体介绍以下内容： 串行通信基础----基本概念 51单片机串行口----串行口结构、串行口的控制 寄存器、串行口的工作方式、应用举例。
§8.1 串行通信基础
一、 数据通信
计算机与外界的信息交换称为通信。 通信方式有:并行通信和串行通信。
89C51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。如下图所示：
一、结构
图中有两个物理独立的接收、发送缓冲器SBUF， 它们占用同一低值99H，可同时发送、接收数据。 发送缓冲器只能写入，不能读出；接收缓冲器只能 读出，不能写入。 串行发送与接收的速率与移位时钟同步。89C51用 定时器T1作为串行通信的波特率发生器，T1溢出率 经2分频（或不分频）后又经16分频作为串行发送 或接收的移位脉冲。移位脉冲的速率即是波特率。
2. 电源控制寄存器（PCON）
PCON不可位寻址，字节地址为87H。它主要是为 CHMOS型单片机80C51的电源控制而设置的专用寄存 器。其内容如下：
三、51单片机串行通信工作方式
串行口的工作方式由 SM0 和 SM1 确定，编码和功 能如下表所示
SM0 0 SM1 0 方式 方式0 功能说明 移位寄存器 波特率 fosc/12
例:将8位开关的状态能过发光二极管反映出来
#include <at89x51.h> #include<intrins.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int void delay(uint xms) {uint i,j; for(i=xms;i>0;i--) for(j=110;j>0;j--);} main() { SCON=0x10; while(1) { P3_6=1; while(P3_6); P3_5=0; P3_5=1; while(!RI); RI=0; P1=SBUF; delay(200); } }
(2) REN----允许串行接收位。由软件置REN=1，则启
动串行口接收数据；若软件置REN=0，则禁止接收。
(4) TB8——发送第9位数据
在方式2、3时，TB8的内容是要发送的第9位数据, 其值由用户通过软件来设置。可以用作数据的奇偶校验 位，或在多机通信中，作为地址帧/数据帧的标志位。 在方式0和方式1中，该位未用。 (5) RB8——接收的第9位数据 在方式2、3时，RB8是接收的第9位数据。作为奇 偶校验位或地址帧/数据帧的标志位。 在方式1时，若SM2=0， RB8是接收的停止位. 在方式0时，不使用RB8.
停止位： 为逻辑“1”高电平，可是1位、1.5位或2位的高电平， 表示一帧字符传送完毕。接收设备收到停止位之后， 通信线路上便又恢复逻辑1状态，直至下一个字符数据 的起始位到来。
3.波特率（数据传送速率） 串行通信的速率用波特率来表示。 波特率：一秒钟传送数据位的个数。每秒钟传送
一个数据位就是 1 波特。即： 1 波特＝ 1bps （位 / 秒） 。 每一位代码的传送时间Td为波特率的倒数。
（一）串行通信的数据传输方式
(a)单工方式
(b)半双工方式
(c)全双工方式
（二）串行通信方式
两种基本的通信方式：异步通信和同步通信。 1. 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个—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，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，其数据格式如下图所示。
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。 在方式0时，SM2必须是0。在方式1时，若 SM2=1，则只有接收到有效停止位时，RI才置1。
对于发送缓冲器，因为发送时CPU是主动的，不会产 生重叠错误，一般不需要用双缓冲器结构来保持最 大传送速率。

二、串行口控制字及控Baidu Nhomakorabea寄存器
89C51串行口是可编程接口，对它初始化编程只 用两个控制字分别写入特殊功能寄存器SCON（98H） 和电源控制寄存器PCON（87H）中即可。
1. 串行口控制寄存器SCON（98H）
(a)并行传输
(b)串行传输
两种通信方式
二、 串行通信
串行数据通信要解决两个关键技术问题， 一个是数据传送，另一个是数据转换。所谓数 据传送就是指数据以什么方式进行传送。所谓 数据转换就是指单片机在接受数据时，如何把 接收到的串行数据转化为并行数据，单片机在 发送数据时，如何把并行数据转换为串行数据 进行发送。
（三）串←→并转换
在接收数据时，来自通信线路的串行数据被压入 移位寄存器，满8位后并行送到单片机内部。 如下图 所示。
（三）串←→并转换
在串行通信控制电路中，串--并、并--串转换
逻辑被集成在串行异步通信控制器芯片中。 51单片机的串行口和IBM-PC相同。
§8.2 51单片机串行口及应用
同步通信数据格式
2. 异步通信
单片机的串行通信一般使用异步串行通信。
在异步通信中，数据通常以字符（或者字节）
为单位组成字符帧，一帧一帧传送。
异步是指发送端和接收端使用的不是同一个
时钟。
字符帧的帧格式
字符帧由四部分组成：起始位、数据位、奇偶校 验位、停止位。如下图所示
起始位(0)：
位于字符帧的开头，只占一位，表示发送端开始 发送一帧数据，用于通知接收设备一个待接收的字符 开始到达。


从图中可看出，接收器是双缓冲结构，在前一个字节 被从接收缓冲器SBUF读出之前，第二个字节即开始 被接收（串行输入至移位寄存器），但是，在第二个 字节接收完毕而前一个字节CPU未读取时，会丢失前 一个字节。 串行口的发送和接收都是以特殊功能寄存器SBUF的 名义进行读或写的。当向SBUF发“写”命令时（执 行“MOV SBUF,A”指令），即是向发送缓冲器 SBUF装载并开始由TXD引脚向外发送一帧数据，发 送完便使发送中断标志位TI=1。
起始位的作用是设备同步，通信双方必须在传送 数据位协调同步。
数据位：
紧跟起始位后，可取5、6、7、8位，低位在前， 高位在后。 89C51串行口采用8位或9位数据传送。这 些数据位被接收到移位寄存器中，构成传送数据字符。 在字符数据传送过程中，数据位从最低有效位开始发 送，依次顺序在接收设备中被转换为并行数据。
0
1 1
1
0 1
方式1
方式2 方式3
8位UART
9位UART 9位UART
可变
fosc/64 或者 fosc/32 可变
方式0和方式2的波特率是固定的，而方式1和方 式3的波特率是可变的，由T1的溢出率决定。
（一）串行工作方式0
方式0为同步移位寄存器输入/输出方式，不
适用于两个51单片机之间的直接数据通信， 常用于扩展I/O口。 串行数据通过RXD输入或输出，发送和接 收均为8位数据，低位在先，高位在后。 TXD用于输出移位时钟，作为外接部件的 同步信号,波特率固定为fosc/12。
TXD（移位脉冲）
应用:扩展并IO输入口
RXD 8051 TXD
D0
......
D7
Q
CLK
74LS165
STB
P1.0
要实现数据接收，必须首先把SCON中的允许接收 位REN设置为1。当REN设置为1时，数据就在移位脉 冲的控制下，从RXD端输入。当接收到8位数据时，置 位接收中断标志位RI，发生中断请求。其接口逻辑如 下图所示。由逻辑图可知，通过外接74LS165，串行 口能够实现数据的并行输入。 CD4014


在满足串行口接收中断标志位RI（SCON.0）=0的条 件下，置允许接收位REN（SCON.4）=1就会接收一 帧数据进入移位寄存器，并装载到接收SBUF中，同 时使RI=1。当发读SBUF命令时（执行“MOV A,SBUF” 命令），便由接收缓冲器（SBUF）取出信息通过 89C51内部总线送CPU。
1. 方式0数据发送
写入SBUF RXD（数据） TXD（移位脉冲） TI（中断标志）
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
应用:扩展并行IO输出口
应用:扩展并行IO输出口
RXD 8051 TXD
D0
。。。。。。
D7
A B
CLK
74LS164
STB
P1.0
当数据写入SBUF后，数据从RXD端在移位脉冲 （TXD）的 控制下，逐位移入74LS164，74LS164能 完成数据的串并转换。当8位数据全部移出后，TI由硬 件置位，发生中断请求。若CPU响应中断，控制数据 由74LS164并行输出。 CD4094
(6) TI——发送中断标志位
在方式0时，发送完第8位数据后，该位由硬件置位。 在其它方式下，于发送停止位之前，由硬件置位。 TI＝1表示帧发送结束，其状态既可供软件查询使 用，也可请求中断。TI由软件清“0”。 (7) RI——接收中断标志位 在方式0时，接收完第8位数据后，该位由硬件置位。 在其它方式下，接收到停止位之前，该位硬件置位。 RI＝1表示帧接收结束，其状态既可供软件查询使用， 也可请求中断。 RI由软件清“0”。
奇偶校验位(D8)：
占一位，用于对字符传送作正确性检查。奇偶校 验位是可选择的，共有三种可能，即奇校验、偶校验 和无校验，由用户根据需要选定。通信双方需约定已 知的奇偶校验方式。如果选择偶校验，那么组成数据 位和奇偶位的逻辑1的个数必须是偶数；如果选择奇校 验，那么逻辑1的个数必须是奇数。 也可用这一位（1/0）来确定这一帧中的字符所代表信 息的性质（地址/数据等）。
在串行通信中，数据位的发送和接收分别由发送 则波特率高，通信速度就快；反之，时钟频率低，波
特率就低，通信速度就慢。
时钟脉冲和接收时钟脉冲进行定时控制。时钟频率高，
（三）串←→并转换
在51单片机串行发送数据之前，单片机内部的并 行数据被送入移位寄存器并一位一位地输出，将并行 数据转换成串行数据。如下图所示。
例:利用串行方式0和74ls164设计流水灯
源程序:
#include <at89x51.h> #include<intrins.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar temp=1; void delay(uint xms) { uint i,j; for(i=xms;i>0;i--) for(j=110;j>0;j--); }