第7单 串行通信2.doc

二方式1： 8位数据异步通讯方式1. 设定为10位异步通信方式：1个起始位(“0”)，8位数据位，1个停止位(“1”)。 2. RXD：接收数据端。 TXD：发送数据端。【注意和方式0不一样，恢复正常】3.波特率：用T1作为波特率发生器 4.发送：在TI0时，当把数据写入SBUF后，即可启动发送，串行口内自动把发送缓冲器中的数据送入发送移位寄存器。发送移位寄存器先发一位起始位，接着按先低位后高位，再发停止位，从而完成一帧的发送。串行数据均由TXT端输出，TI在发送停止位时，由硬件置TI=1。接收：在RI0和REN1的条件下。在接收到第9数据位（即停止位）时，接收电路必须满足以下两个条件：RI0且SM20；接收到的停止位为“1”时，才能把接收到的8位字符存入“SBUF（接收）”中，把停止位送入RB8中，使RI1并发出串行口中断请求（若中断开放）。若上述条件不满足，则这次收到的数据就被舍去，不装入“SBUF（接收）”中，这是不能允许的，因为这意味着丢失了一组接收数据。 在方式1下，发送时钟、接收时钟和通信波特率都由定时器溢出率脉冲经过32分频得到，并可由SMOD1倍频。因此，方式1的波特率是可变的。其实，SM2是用于方式2和方式3的。在方式1下，SM2应设为“0”。方式1时序图：三方式2和方式3方式2和方式3都是11为异步收发。两者的差异仅在于通信波特率有所不同：方式2的波特率由fosc经过32或64分频后提供；方式3的波特率由定时器T1（或T2）的溢出率经32分频后提供。方式2和方式3的发送过程类似于方式1，所不同的是方式2和方式3有9位有效数据位。发送时，CPU除要把发送字符装入“SBUF（发送）”外，还要把第9位数据位预先装入SCON的TB8中。第9数据位可由用户安排，可以是奇偶校验位，也可以是其它控制位。第9数据位的值装入TB8后，便可用一条以SBUF为目的的传送指令把发送数据装入SBUF来启动发送过程。一帧数据发送完后，TI1，CPU便可通过查询TI来以同样方法发送下一个字符帧。方式2和方式3的接收过程也和方式1类似。所不同的是：方式1时RB8中存放的是停止位，方式2和方式3时RB8中存放的是第9数据位。因此，方式2和方式3时必须满足接收有效字符的条件变为：RI0且SM20或收到的第9数据位为“1”，只有上述两个条件同时满足，接收到的字符才能送入SBUF，第9数据位才能装入RB8中，并使RI1；否则，这次收到的数据无效，RI也不置位。其实，上述第一个条件（RI0）是要求SBUF空，即用户应预先读走SBUF中的信息，以便让接收电路确认它已空。第二个条件（SM20）是提供了利用SM2和第9数据位共同对接收加以控制：如果第9数据位是奇偶校验位，则可令SM20，以保证串口能可靠接收；如果要求利用第9数据位参与接收控制，则可令SM21，然后依靠第9数据位的状态来决定接收是否有效。方式2、3时序图：7.3.4 串行口的编程及应用一串行口的初始化编程1串行口控制寄存器SCON位的确定根据工作方式确定SM0、SM1位；对于方式2和方式3还要确定SM2位；如果是接收端，则置允许接收位REN为1；如果方式2和方式3发送数据，则应将发送数据的第9位写入TB8中。2设置波特率串行通信，收、发双方发送或接收的波特率必须一致。方式0和方式2的波特率是固定的；方式1和方式3的波特率是可变的，由T1溢出率确定。定时器的不同工作方式，得到的波特率的范围不一样，这是由T1在不同工作方式下计数位数的不同所决定。（1）方式0时，波特率固定为晶体振荡频率fosc的1/12（fosc /12），不受SMOD位值的影响。若fosc=12 MHz，波特率为1Mbit/s。（2）方式2时，波特率仅与SMOD位的值有关。方式2 波特率=如果SMOD0，则所选波特率为fosc /64；如果SMOD1，则所选波特率为fosc /32。若fosc=12 MHz： SMOD=0，波特率=187.5 kbit/s；SMOD=1，波特率为375 kbit/s。（3）方式1或方式3，常用T1作为波特率发生器，其关系式为： （7-1）由式（7-1）见，T1溢出率和SMOD的值共同决定方式1或方式3的波特率。【注：定时器T1的溢出率定义为定时时间的倒数 定时时间可参见CAP5 T1的定时时间计数值机器周期T1的溢出率1/定时时间t= 所以： 波特率=（2SMOD/32）fosc/12 (2n-初值)其中：N为定时器T1的位数，它和定时器T1的设定方式有关。即如果定时器T1为方式0，则N13；如果定时器T1为方式1，则N16；如果定时器T1为方式2，则N8。在实际设定波特率时，T1常设置为方式2定时（自动装初值），即TL1作为8位计数器，TH1存放定时初值。这种方式操作方便，也避免因软件重装初值带来的定时误差。实际使用时，经常根据已知波特率和时钟频率fosc来计算T1的初值X。为避免繁杂的初值计算，常用的波特率和初值X间的关系常列成下表的形式，以供查用。 下表列出了常用波特率与定时器T1的初值关系表波特率fosc(MHz)SMOD定时器T1所选方式相应初值模式1、39.6K12002FD4.8K12002FB2.4K12002F31.2K12002E60.6K12002CCB9600，初值252.74=253=FDB4800，初值249.48=250=FBB=2400，初值242.97243=128+64+32+16+2+1=F3B=1200，初值229.95=23012864324211100110E6B600，初值203.92=20412864+8+4=CC4种方式比较：方式波特率传送位数发送端接收端用途01/12 Fosc(固定不变)8（数据）RXDRXD接移位寄存器，扩充并口12SMOD/32T1溢出率10（起始位、8位数据位、停止位）TXDRXD单机通信22SMOD/64T1fosc11（第9位为1：地址；为0：数据）TXDRXD多机通信32SMOD/32T1溢出率11位（同方式2）TXDRXD多机通信二串行口的应用通常用于三种情况：利用方式0扩展并行I/O口；利用方式1实现点对点的双机通信；利用方式2或方式3实现多机通信。1利用方式0扩展并行I/O口MCS-51单片机的串行口在方式0时，当外接一个串入并出的移位寄存器，就可以扩展并行输出口，当外接一个并入串出的移位寄存器时，就可以扩展并行输入口。AT89S51的串口的方式0是同步串行通信接口。方式0的典型应用是外扩串行输入并行输出的同步移位寄存器74LS164，实现并行I/O的扩展。【例14-5】图14-2是利用串行口方式0通过74LS164外接8个LED发光二极管的接口电路，编写程序使发光二极管轮流显示。图中CLK端为同步脉冲输入端。STB为控制端，当STB=0时，则8位并行输出端关闭，但是允许串行数据从A和B端输入。当STB=1时，A和B输入端关闭，但允许8位并行数据输出。H = HIGH（高）电平h = 先于低-至-高时钟跃变一个建立时间 (set-up time) 的 HIGH（高）电平L = LOW（低）电平l = 先于低-至-高时钟跃变一个建立时间 (set-up time) 的 LOW（低）电平q = 小写字母代表先于低-至-高时钟跃变一个建立时间的参考输入 (referenced input) 的状态 = 低-至-高时钟跃变当8位串行数据发送完毕后，引起中断，在中服务程序中，串行发出下一个8位数据。参考程序如下。图14-2 串行口方式0外接8个LED发光二极管的接口电路【已调试，cap72、CAP72LED、CAP72LED2】#include #includesbit P10 = P10；unsigned char nIndex；void Delay(unsigned int count)；main() SCON = 0x00； /* 串行口初始化为方式0*/ES=1；EA=1； /* 全局中断允许 */ nIndex=1； SBUF=nIndex； P10=0； / MR为复位端 while(1)；void Serial_Port() interrupt 4 using 0if(TI= =1)TI0； / 清除串行发送中断请求P10=1； / Delay( 500)；nIndex=1；if(nIndex= =0) nIndex=1；SBUF=nIndex；void Delay(count ) unsigned char j； unsigned int i; for(i=0;icount;i+)for(j=0;j120;j+);#include sbit P10=P10;unsigned char nIndex;void delay(unsigned int count);void main(void) SCON=0x00; ES=1; EA=1; nIndex=1; SBUF=nIndex; P10=0; while(1);void serial_port() interrupt 4 using 0 if(TI=1) TI=0; P10=1; delay(1000); nIndex=1; if(nIndex=0) nIndex=1; SBUF=nIndex;void delay(unsigned int count) unsigned char j; unsigned int i; for(i=0;icount;i+) for(j=0;j120;j+);#include sbit P10=P10;unsigned char nIndex;unsigned char zixing10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;void delay(unsigned int count);void main(void) SCON=0x00; P10=0; P10=1; SBUF=0x92; / LED 上显示数字“5”，只发送一次，没有用中断 while(1);#include sbit P10=P10;unsigned char zixing10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;void delay(unsigned int count);void main(void) SCON=0x00; ES=1; EA=1; SBUF=zixing0; P10=0; while(1);void serial_port() interrupt 4 using 0 if(TI= =1) TI=0; P10=1; delay(1000); SBUF=zixingnIndex;void delay(unsigned int count) unsigned char j; unsigned int i; for(i=0;icount;i+) for(j=0;j120;j+);（2）方式0接收应用举例图7-8为串行口外接两片8位并行输入串行输出的寄存器74LS165扩展两个8位并行输入口的电路。当74LS165的端由高到低负跳变时，并行输入端的数据被置入寄存器；当=1，且时钟禁止端（第15脚）为低电平时，允许TXD（P3.1）串行移位脉冲输入，这时在移位脉冲作用下，数据由右向左方向移动，以串行方式进入串行口的接收缓冲器中。图7-8 扩展74LS165作为并行输入口在图7-8中：TXD（P3.1）作为移位脉冲输出与所有75LS165的移位脉冲输入端CLK相连；RXD（P3.0）作为串行数据输入端与74LS165的串行输出端SO相连；P1.0与相连，用来控制74LS165的串行移位或并行输入；74LS165的时钟禁止端（第15脚）接地，表示允许时钟输入。当扩展多个8位输入口时，相邻两芯片的首尾（QH与SIN）相连。在方式0，SCON中的TB8、RB8位没有用到，发送或接收完8位数据由硬件使TI或RI中断标志位置“1”，CPU响应TI或RI中断，在中断服务程序中向发送SBUF中送入下一个要发送的数据或从接收SBUF中把接收到的1B存入内部RAM中。#include sbit SPL = P25;void delay(unsigned int count) unsigned char k;while(count-) for(k=0;k120;k+); / 延时1msvoid main(void) SCON = 0x10; / 0001 0000；方式0，REN1while(1) SPL = 0;SPL = 1; / S/L端出现正跳变while(RI = = 0);RI = 0;P0 = SBUF;delay(20);7.3.2 单片机双机通信 在很多应用系统中，需要单片机之间进行通信。在串行通信中，如果通信的两个单片机之间距离很短（1m以内），则可以将两个单片机的串口直接相连，用串行方式进行通信，这时一个单片机的发送线（TXD）应与另一个单片机的接收线（RXD）相连。如果两个需要相互通信的单片机之间距离较远（30m以内），可采用RS232接口延长通信距离，此时必须将单片机的TTL电平与RS232标准电平进行转换。需要在两个单片机接口部分增加RS232电平转换芯片，常用的此类芯片有MAX232等。如果两个需要相互通信的单片机之间距离很远，可以采用RS485总线方式进行通信，该方式的传输距离一般在1500m以内，通信双方都需要采用MAX485芯片将TTL信号变为差模信号进行传送。如果需要采用无线通信方式，可以在单片机串口上连接无线数据传输模块来实现。只要通信双方的单片机上都有无线传输模块，模块的通信方式设定一致（波特率、无线信号频率等），且单片机通信程序中的波特率与模块的相同，则基于无线方式的串口通信也非常简单。通信双方约定发送方为甲机，接收方为乙机。首先甲机发送一个联络数据（0XAA），乙机接收到后响应应答信号（0XBB），然后接收甲机发送的数据。如果乙机接收到的数据不正确（检查的累加和），就向甲机发送0XFF，甲机收到0XFF后重传数据。如果乙机接收到的数据正确（检查的累加和），就向甲机发送0X00，甲机收到0X00后重传数据。#include unsigned char data10,chksum;void init(void) / 甲机串口初始化程序 TMOD=0x20; / 0010 0000, 定时器T1，定时方式2（自动重载方式），Gate(T1)=0 TH1=0xFD; / 设定波特率9600 TL1=0xFD; /PCON=0x00; / 设为0，可以省略 SCON=0x50; / 0101 0000，串口工作在方式1，允许接收REN=1 TR1=1; / 启动定时器T1void send(void) /甲机发送子程序 unsigned char k; do / 循环与乙机联络，等待乙机的回答信号“0XBB” SBUF=0xAA; / 向乙机发送联络信号“0XAA” while(TI= =0); / 等待发送“0XAA”结束 TI=0; / 清除TI标志 while(RI= =00); / 等待乙机发送响应信号 RI=0; while(SBUF!=0xBB); / 判定回答信号是否是“0XBB”，如果不是，继续联络 do / 接收到乙机的0XBB联络信号后，开始发送data10数组中的数据 / 或者接收到乙机发来的不是0X00，继续do循环 chksum=0; for(k=0;k10;k+) / 循环10次，发送数据，并对所发数据进行累加 SBUF=datak; / 发送数据 chksun+=datak; / 同时累加所发数据的和 while(TI= =0); / 等待数据发送结束 TI=0; / 清除TI标志 SBUF=chksun; / 10个数据发送完后，发送累加和结果 while(TI= =0); TI=0; while(RI= =0); / 接收乙机发回的累加和数据校验结果 RI=0; while(SBUF!=0x00); / 如果接收到的不是0X00，继续do循环，重发数据 void main(void) / 甲机主程序 init(); send();while(1);void init(void) / 乙机串口初始化程序 TMOD=0x20; / 0010 0000, 定时器T1，定时方式2（自动重载方式），Gate(T1)=0 TH1=0xFD; / 设定波特率9600 TL1=0xFD; /PCON=0x00; / 设为0，可以省略 SCON=0x50; / 0101 0000，串口工作在方式1，允许接收REN=1 TR1=1; / 启动定时器T1void recv(void) / 乙机接收程序 unsigned char k; while(1) while(RI= =0); / 等待接收甲机的联络信号0XAARI=0;if (SBUF!=0XAA) / 判断接收的数据是否是“0XAA” / 如果不是“0XAA”，则向甲机发送“0XFF”， SBUF=0XFF; / 向甲机发送0XFF while(TI= =0); / 等待发送结束 TI=0; else / 接收到的是“0XAA”，则发回应答“0XBB”跳出循环，进入接收数据状态 SBUF=0XBB; / 发回应答信号“0XBB”【自己加的】 While(TI= =0); 【等待发送“0XBB”结束】TI=0; 【】 break; / 跳出while(1)循环【如果甲机不能接收0XBB，怎么办？】 while(1) / 接收到正确的联络信号0XAA后，开始接收数据 chksum=0; for(k=0;k10;k+) / 循环接收10个数据 while(RI= =0); / 等待一个数据的接收完成 RI=0; datak=SBUF; / 接收到的数据放入data数组中 chksum+=datak; / 累加接收到的数据 while(RI= =0); / 等待接收甲机发