第八章串行通信

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、串行口控制字及控制寄存器
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。


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。
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）。
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
（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
(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.
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
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。
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
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
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。
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。


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。
(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”。
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。
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。
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。
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--); }
（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。
同步通信数据格式
2. 异步通信