西南大学工程技术学院机械专业单片机第7章

单片机原理及接口技术第七章串行接口技术2020年7月3日星期五第7章串行接口技术通信，指微型计算机系统内部部件之间、微型计算机与外部设备之间、微型计算机与微型计算机之间的数据传送（信息交换）。并行通信，即数据的各位同时传送；串行通信，即数据一位一位顺序传送。U1GNDU2GND并行通信U1GNDU2GND发送接收串行通信单片机原理及接口技术第七章串行接口技术2020年7月3日星期五串行通信的分类1．异步通信数据通常是以字符（或字节）为单位组成字符帧传送的。字符帧由发送端一帧一帧地发送，通过传输线为接收设备一帧一帧地接收。发送端和接收端可以有各自的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟源彼此独立，互不同步。第n-1字符帧第n字符帧第n+1字符帧D70/110D0D1D2D3D4D5D6D70/110D0D18位数据奇偶校验奇偶校验停起止始位位停起止始位位单片机原理及接口技术第七章串行接口技术2020年7月3日星期五字符帧（数据帧）1)起始位。位于字符帧开头，只占一位，始终为逻辑0低电平，用于向接收设备表示发送端开始发送一帧信息。2)数据位。紧跟起始位之后，根据情况可取5位、6位、7位或8位，低位在前高位在后。若所传送数据为ASCII字符，则取7位。3)奇偶校验位。位于数据后，仅占一位，用于表征串行通信中采用奇校验还是偶校验。4)停止位。位于字符帧末尾，为逻辑“1”高电平，通常可取1位、1.5位、2位或更多，用于向接收端表示一帧字符信息已发送完毕，也为发送下一帧字符作准备。单片机原理及接口技术第七章串行接口技术2020年7月3日星期五第n-1字符帧10D0D1D2D3D4D5D6D70/111110D08位数据奇偶校验空闲位停起止始位位停止位起始位第n字符帧第n+1字符帧单片机原理及接口技术第七章串行接口技术2020年7月3日星期五数据传送速率在串行通信中，数据是按位进行传送的，因此传送速率用每秒传送数据位的数目来表示，称之为波特率（Baudrate），单位是bit/s（bitpersecond位/秒）。波特率是串行通信的重要指标，用于表征数据传输的速度。波特率越高，数据传输速度越快，但和字符的实际传输速率不同，字符的实际传输速率是指每秒钟内所传字符的帧数，和字符帧格式有关。例如，假如数据传送的速率是120字符/秒，而每个字符如上述规定包含10数位（1个起始位，8个数据位和1个停止位组成一帧），则其传送波特率为：10bit×120/s＝1200波特。每一位的传送时间td为波特率的倒数单片机原理及接口技术第七章串行接口技术2020年7月3日星期五同步通信以一串字符为一个传送单位，字符间不加标识位，在一串字符开始用同步字符标识，硬件要求高，通讯双方须严格同步。单片机原理及接口技术第七章串行接口技术2020年7月3日星期五串行通信的传输方向A站发送器B站接收器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半工通信半双工通信全双工通信单片机原理及接口技术第七章串行接口技术2020年7月3日星期五又称通信规程，是指通信双方对数据传送控制的一种约定。约定中包括对数据格式，同步方式，传送速度，传送步骤，检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定，通信双方必须共同遵守，它也叫做链路控制规程。通信协议单片机原理及接口技术第七章串行接口技术2020年7月3日星期五7.2MCS-51单片机的串行接口MCS-51内有一个可编程全双工串行接口，具有UART（通用异步接收和发送器）的全部功能。≥1SBUF发送控制器接收控制器移位寄存器控制门TIRIATXDRXD去串口中断SMOD01TH1TL1÷2÷16SBUFT1溢出率单片机原理及接口技术第七章串行接口技术2020年7月3日星期五串行通信过程1.发送过程：MOVSBUF,A指令产生“写SBUF”脉冲，A字符送入SBUF（发送）寄存器，同时启动数据由TXD（P3.1）引脚串行发送，当一帧数据发送完即发送缓冲器空时，由硬件自动将发送中断标志位TI置位，向CPU发出中断请求。2.接收过程：MOVA，SBUF指令把SBUF（接收）寄存器中接收到的字符传送到累加器A中。当RI=0时，置允许接收位REN（即SCON的D4）=1就启动一次接收过程，外界数据通过引脚RXD(P3.0)串行输入，数据的最低位首先进入输入移位器，一帧接收完毕再并行送入缓冲器SBUF中，同时将接收位RI置位，向CPU发出中断请求。单片机原理及接口技术第七章串行接口技术2020年7月3日星期五串行口的控制寄存器SBUF——串行口数据缓冲器共两个，发送寄存器、接收SBUFSBUF共用一个地址99H。SCON——串行口控制寄存器。PCON——电源及波特率选择寄存器工作方式选择多机通信控制位允许串行接收位接收数据的第9位发送数据的第9位接收中断标志发送中断标志SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H在方式2和方式3中，若SM2=1，则多机通信控制位，当接收到的第9位数据RB8＝0时不启动接收中断标志RI（即RI=0），并且将接收到的前8位数据丢弃；当RB8＝1时，才将接收到的前8位数据送入SBUF，并置位RI产生中断请求。当SM2=0时，则不论第9位数据为0或1，都将前8位数据装入SBUF中，并产生中断请求。SCON单片机原理及接口技术第七章串行接口技术2020年7月3日星期五SM0SM1工作方式功能波特率00方式08位同步移位寄存器fosc/1201方式110位UART可变10方式211位UARTfosc/64或fosc/3211方式311位UART可变串行方式的定义例：设串行口工作在方式1，允许接收，则指令为：MOVSCON,#01010000B单片机原理及接口技术第七章串行接口技术2020年7月3日星期五只有该位有用，为1时，波特率×2；为0时不变。电源控制寄存器PCONSMOD×××GF1GF0PDIDL87H单片机原理及接口技术第七章串行接口技术2020年7月3日星期五串行口的工作方式与波特率设置工作方式功能说明波特率方式08位同步移位寄存器常用于扩展I/O口fosc/12方式110位UART8位数据、起始位、结束位可变（取决于定时器1溢出率）方式211位UART8位数据、起始位0、结束位1和奇偶校验位fosc/64或fosc/32方式311位UART8位数据、起始位、结束位可变（取决于定时器1溢出率）单片机原理及接口技术第七章串行接口技术2020年7月3日星期五方式0同步移位寄存器方式。常用于外接外部同步移位寄存器扩展I/O口波特率固定为fosc/12,即每个机器周期移位一次。串行数据从RXD(P3.0)端输入或输出，同步移位脉冲由TXD(P3.1)送出。D0D1D2D3D4D5D6D7写入SBUFRXD（数据）TXD（移位脉冲）TI（中断标志）单片机原理及接口技术第七章串行接口技术2020年7月3日星期五方式0同步移位寄存器方式。ACLK654314131211数据输入移位脉冲RXDTXD805174LS165D7D6D5D4D3D2D1D0接收串行数据由RxD逐位移入SBUF中；TxD输出移位时钟，频率=fosc/12；每接收8位数据RI就自动置1；必须用软件清零RI。单片机原理及接口技术第七章串行接口技术2020年7月3日星期五ABCLK345610111213数据输出移位脉冲RXDTXD805174LS164D7D6D5D4D3D2D1D0发送SBUF中的串行数据由RxD逐位移出；TxD输出移位时钟，频率=fosc/12；每送出8位数据，TI就自动置1；必须用软件清零TI。方式0同步移位寄存器方式。单片机原理及接口技术第七章串行接口技术2020年7月3日星期五方式1方式1是10位数据的异步通信口。TXD为数据发送引脚，RXD为数据接收引脚。1位起始位，8位数据位，1位停止位。停止位数据位8位起始位LSBMSB空闲空闲D0D71帧共10位1、方式1输出D0D1D2D3D4D5D6D7写入SBUF停止位TXDTI（中断标志）起始D0D1D2D3D4D5D6D7停止位RXDRI（中断标志）起始位采样脉冲2、方式1输入软件置REN为1，接收器以选择波特率16倍速率采样RXD引脚电平单片机原理及接口技术第七章串行接口技术2020年7月3日星期五方式2和方式3方式2或方式3时为11位数据的异步通信口。TXD为数据发送引脚，RXD为数据接收引脚停止位数据位9位起始位LSBMSB空闲空闲D0D71帧共11位RB8/TB8起始位1位，数据9位（含1位附加的第9位，发送时为SCON中的TB8，接收时为RB8），停止位1位，一帧数据为11位。方式2、3仅仅为波特率控制方式不同。方式2波特率为晶振频率1/64或1/32，方式3波特率由定时器T1的溢出率决定。单片机原理及接口技术第七章串行接口技术2020年7月3日星期五波特率的计算在串行通信中，收发双方对发送或接收数据的速率要约定相同。串行口的四种工作方式对应三种波特率。波特率计算公式：方式0的波特率=fosc/12方式2的波特率=（2SMOD/64）·fosc方式1、3的波特率=（2SMOD/32）·（T1溢出率）初值计算公式为：波特率－＝3842256XmodsoscfT1作为波特率发生器，T1工作在定时方式2状态（8位自动装初值）)256(12322SMODXfosc波特率＝单片机原理及接口技术第七章串行接口技术2020年7月3日星期五D0D1D2D3D4D5D6D7写入SBUF停止位TXDTI（中断标志）起始TB8方式2和方式3输出RI（中断标志）位采样脉冲D0D1D2D3D4D5D6D7停止位RXD起始RB8方式2和方式3输入单片机原理及接口技术第七章串行接口技术2020年7月3日星期五P170例10-2ORG0000HAJMPMAIN……LCALLRESU……ORG0100HRESU:MOVR6,#0AHMOVR0,#40HRCV0:CLRP1.0SETP1.0MOVR1,#02HRCV1:MOVSCON,#10HWAIT:JNBRI,WAITCLRRIMOVA,SUBFMOV@R0,AINCR0DJNZR1,RCV1DJNZR6,RCV0RET…………END单片机原理及接口技术第七章串行接口技术2020年7月3日星期五例10-3P1.0RXD8051TXDA/B/CLR74LS164CLK/CLR＝0，74LS164输出端全为0/CLR＝1，并且CK=074LS164输出端保持不变VccTXDRXDABQGQHQFQEQDQCQBQACLECLKMCS-51P1.0300Ω×874LS164单片机原理及接口技术第七章串行接口技术2020年7月3日星期五ORG0100HMOVA,#55HLOOP:CLRP1.0SETBP1.0MOVSCON,#00HMOVSUBF,AJNBTI,$CLRTILCALLDELAYRLASJMPLOOPRETDELAY:…….……RETORG00HMOVA,#55HLOOP:CLRP1.0SETBP1.0MOVSCON,#00HMOVSUBF,AJNBTI,$CLRTILCALLDELAYRLASJMPLOOPDELAY:…….……RET单片机原理及接口技术第七章串行接口技术2020年7月3日星期五P172例10-4方式1RXD8051TXDGNDTXD8051RXDGNDGNDR2INT2OUTTXDRXDMAX232AT1INGNDR2OUTT1OUT80C51TXDRXD80C51GNDR1INT2OUTMAX232AGNDR2INR1OUT系统1系统2T2IN为确保通信成功，通信双方要遵守共同约定的协议。协议内容包括双方采取一致的通信方式，一致波特率的设定，确认哪台为接收机，哪台为发送机，设定通信开始发送机的呼叫信号、接收机的应答信号，通信结束的标志信号等。单片机原理及接口技术第七章串行接口技术2020年7月3日星期五方式2、3用第9位数