第七章 MCS51单片机串行接口(1)

第七章MCS-51单片机串行接口1串行口控制寄存器（SCON）SCON是MCS-51单片机的一个可位寻址的专用寄存器，用于串行数据通信的控制。单元地址为98H，位地址为98H～9FH。寄存器的内容及位地址表示如下：位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H位符号SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI7-1串行口控制寄存器各位的说明如下：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：SM0SM1工作方式00方式001方式110方式211方式32)M2——允许方式2、3的多机通信控制位在方式2和3中，若SM2＝1且接收到的第九位数据（RB8）为1，才将接收到的前8位数据送入接收SBUF中，并置位RI产生中断请求；否则丢弃前8位数据。若SM2＝0，则不论第九位数据（RB8）为1还是为0,都将前8位送入接收SBUF中，并产生中断请求。方式0时，SM2必须置0。3)REN——允许接收位REN＝0禁止接收数据REN＝1允许接收数据4)TB8——发送数据位8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。5)RB8——接收数据位8在方式2、3时，RB8是接收的第9位数据。在方式1时，RB8是接收的停止位在方式0时，不使用RB86)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。因此，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，于接收到停止位之前，该位由硬件置位。因此，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”。2串行口缓冲区SBUFSBUF是两个在物理上独立的接收、发送缓冲器，可同时发送、接收数据。两个缓冲器只用一个字节地址99H，可通过指令对SBUF的读写来区别是对接收缓冲器的操作还是对发送缓冲器的操作。CPU在写SBUF，就是修改发送缓冲器；读SBUF，就是读接收缓冲器。串行口对外也有两条独立的收发信号线RxD、TxD，因此可以同时发送、接收数据，实现全双工。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：与串行通信有关的只有D7位（SMOD），该位为波特率倍增位，当SMOD=1时，串行口波特率增加一倍，当SMOD=0时，串行口波特率为设定值。当系统复位时，SMOD=0。位序D7D6D5D4D3D2D1D0位符号SMOD///GF1GF0PDIDL3电源控制寄存器（PCON)7-2MCS-51串行的工作方式SM0SM1方式功能说明波特率00方式0移位寄存器方式fosc/1201方式18位UART可变10方式29位UARTfosc/64或者fosc/3211方式39位UART可变表8-1串行口工作方式串行口的工作方式由SM0和SM1确定，编码和功能如表8-1所示。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。1数据输出（发送）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，则从0023H单元开始执行串行口中断服务程序，数据由74LS164并行输出。其接口逻辑如图8.3所示。RXDTXD0D7D。。。。。。CLK74LS1648051STB0.1PAB图8.3接口逻辑一、串行工作方式02数据输入（接收）要实现接收数据，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。其接口逻辑如图8.4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。RXDTXD0D7D......CLK74LS1658051STB0.1PQ图8.4外接移位寄存器输入【例7-1】使用74LS164的并行输出端接8支发光二极管，利用它的串入并出功能，把发光二极管从左到右依次点亮，并反复循环。假定发光二极管为共阴极接法。RXDTXD0D7D.........CLK74LS1648051AB。。。。。。STB0.1P图8.5电路设计ORG0000HLJMPMAINORG1000HMAIN：MOVSCON，#00H；串行口工作在方式0CLRES；禁止串行中断MOVA，#80H；发光二极管从左边亮起DELR：CLRP1.0；关闭并行输出MOVSBUF，A；串行输出WAINT：JNBTI，WAIT；状态查询SETBP1.0；开启并行输出ACALLDELAY；调用延时子程序CLRTI；清发送中断标志RRA；发光右移AJMPDELR；继续EDN解：电路如图8.5。软件部分如下：方式1为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。如图8.6所示:起始位0D1D2D3D4D5D6D7D停止位图8.6方式1的帧格式1.数据输出（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。二、串行工作方式12数据输入（接收）当REN=1且接收到起始位后，在移位脉冲的控制下，把接收到的数据移入接收缓冲寄存器（SBUF）中，停止位到来后，把停止位送入RB8中，并置位RI，通知CPU接收到一个字符。3波特率的设定工作在方式1时，其波特率是可变的，波特率的计算公式为：的溢出率）定时器波特率＝1(322SMOD其中，SMOD为PCON寄存器最高位的值，其值为1或0。当定时器1作波特率发生器使用时，选用工作方式2（即自动加载定时初值方式）。选择方式2可以避免通过程序反复装入定时初值所引起的定时误差，使波特率更加稳定。假定计数初值为X，则计数溢出周期为：)X256(fosc12溢出率为溢出周期的倒数。则波特率的计算公式为：)X256(12fosc322SMOD波特率＝实际使用中，波特率是已知的。因此需要根据波特率的计算公式求定时初值X。用户只需要把定时初值设置到定时器1，就能得到所要求的波特率。4应用举例（用方式1实现双机串行通信）（1）通信双方的硬件连接作为应用系统首先要研究通信双方如何连接。一种办法是把两片8051的串行口直接相连，一片8051的TXD与另一片的RXD相连，RXD与另一片的TXD相连，地与地连通。由于8051串行口的输出是TTL电平，两片相连所允许的距离极短。（2）通信双方的软件约定为实现双机通信，我们规定如下：•假定A机为发送机，B机为接收机。•当A机发送时，先送一个“AA”信号，B机收到后回答一个“BB”信号，表示同意接收。•当A机接收到“BB”后，开始发送数据，每发送一次求一次“检查和”，假定数据块长16个字节，起始地址为30H，一个数据块发送完后再发出“检查和”。HFx2024313256120038411062566为使波特率不倍增，设定PCON寄存器的SMOD=0，则PCON＝00H..（3）基本的通信程序设计程序框图如图8.7所示。B机接收的数据并转存到数据区，起始地址也为30H，同时每接收一次也计算一次“检查和”，当一个数据块收齐后，再接收A机发来的“检查和”，并将它与B机的“检查和”进行比较。若两者相等，说明接收正确，B机回答一个00；若两者不相等，说明接收不正确，B机回答一个FF，请求重发。A机收到00的答复后，结束发送。若收到的答复非0，则重新将数据发送一次。双方均以1200波特的速率传送。假设晶振频率为6MHz，计算定时器1的计数初值：指针初始化检查和清零设置串行口工作方式发请求发送信号B机允许发送？发送一个数据字节求检查和发送检查和B机接收正确码？返回设置波特率启动定时器T1数据块发送完？向A机发应答信号设置串行口工作方式等待A机联络信号A机请求发送吗？指针初始化检查和清零设置波特率启动定时器T1NNNA机通信程序接收一个数据字节求检查和数据块收齐吗？接收A机检查和并比较B机检查和返回接收正确吗？发出错误标志B机通信程序NNN图8.7双机通信程序结构图A机通信程序：ASTART:MOVTMOD，#20H；设定定时器1工作方式2MOVTL1，#0F2H；设定计数初值MOVTH1，#0F2H；计数重装值MOVPCON，#00H；波特率不倍增SETBTR1；启动T1MOVSCON，#50H；设置串行口方式1ATT1:MOVSBUF，#0AAH；发送“AA”AWAIT1:JBCTI，ARR1；等待一帧发送完SJMPAWAIT1ARR1:JBCRI，ARR2；等待应答信号SJMPARR1根据结构图设计出下述通信程序：ARR2:MOVA，SBUFXRLA，#0BBHJNZATT1；判断是否是应答信号“00”ATT2:MOVR0，#30HMOVR7，#10MOVR6，#00HATT3:MOVSBUF，@R0MOVA，R6ADDA，@R0MOVR6，AINCR0AWAIT2:JBCTI，ATT4SJMPAWAIT2；发送有效数据ATT4:DJNZR7，ATT3；判断是否传送完毕MOVSBUF，R6AWAIT3:JBCTI，ARR3SJMPAWAIT3；等待ARR3:JBCRI，ARR4SJMPARR3；等待ARR4:MOVA，SBUFJNZATT2AEND:RETB机通信程序：BST\ART:MOVTMOD，#20H；设定定时器1工作方式2MOVTH1，#0F2H；设定计数初值MOVTL1，#0F2H；计数重装值MOVPCON，#00H；波特率不倍增SETBTR1MOVSCON，#50HBRR1:JBCRI,BRR2SJMPBRR1；等待BRR2:MOVA,SBUF；把接收到的数据送入AXRLA,#0AAH；判断接收到数据是否是“AA”JNZBRR1；如果不是继续等待BTT11:MOVSBUF,0BBH；发送应答信号BWAIT1:JBCTI,BRR3；等待SJMPBWAIT1BRR3:MOVR0,#30H；接收有效数据MOVR7,#10MOVR6,#00HBRR4:JBCRI,BRR5SJMPBRR4BRR6:MOVA，SBUFXRLA，R6JZBENDMOVSBUF，#0FFHBWAIT3:JBCTI，BRR3SJMPBWAIT3BEND:MOVSBUF，#00HRET方式2为11位为一帧的异步串行通信方式。其帧格式为1个起始位、9个数据位和1个停止位。如图8.8所示。起始位0D1D2D3D4D5D6D7D8D停止位图8.8方式2的帧格式三、串行工作方式2在方式2下，字符还是8个数据位，只不过增加了一个第9个数据位（D8）,而且其功能由用户确定，是一个可编程位。在发送数据时，应先在SCON的TB8位中把第9个数据位的内容准备好。这可使用如下指令完成：SETBTB8；TB8位置“1”CLRTB8；TB8位置“0”发送数据（D0~D7）由MOV指令向SBUF写入，而D8位的内容则由硬件电路从TB8中直接送到发送移位器的第九位，并以此来启动串行发送。一个字符帧发送完毕后，将TI位置“1”，其他过程与方式1相同。方式2的接收过程也于方式1基本类似，所不同的只在第9数据位上，串行口把接收到的前8个数据位送入SBUF,而把第九数据位送入RB。方式2的波特率时固定的，而且有两种。一种是晶振频率的三十二分之一；另一种是晶振频率的六十四分之一。即fosc/32和fosc/64。如用公式表示则为：foscSMOD642波特率＝由此公式可知，当SMOD为0时，波特率为fosc/64，当SMOD为1时，波特率为fosc/32。方式3同方式2几乎完全一样，只不过方式3的波特率是可变的，有用户来确定。其波