第9章-串行通信及80C51中的串行端口.ppt

第9章串行通信及80C51中的串行端口 9 1串行通信 9 1 1概述1 串行通信的优点在并行通信中 数据有多少位就需要有多少条传送线 而串行通信只需要一条传送线 故串行通信节省传送线 特别是长距离传送时 这个优点就更为突出 但是串行传送的速度慢 若并行传送所需的时间为T 则串行传送的时间至少为NT 其中N为位数 2 同步通信与异步通信在串行通信中 有两种最基本的通信方式 1 非同步 异步 通信ASYNC asynchronousdatacommunication 它用起始位表示字符的开始 用停止位表示字符的结束 如图9 1所示 图9 1异步通信的格式 数据信号传送速率数据信号传送速率的规定 对于CPU与外界的通信是很重要的 假如数据传送的速率是120字符 秒 而每一字符包含10个数据位 则每秒传送的二进制位数为10 120 1200位 秒 1200bit s则每一位的传送时间即为Td 1 1200 0 833ms 波特率 Baudrate 图9 2信号传输率与波特率的关系 2 同步传送在异步传送中 每一个字符都要用起始位和停止位作为字符开始和结束的标志 至少占用了1 5的时间 所以 在数据块传送时 为了提高速度 就去掉这些标志 在数据块开始处用同步字符来指示 如图9 3所示 图9 3同步字符 3 数据传送方向通常串行通信 数据在两个站之间是双向传送的 A站可作为发送端 B站作为接收端 也可以将A站作为接收端 B站作为发送端 根据要求又可以分为半双工和完全双工两种 1 半双工 halfduplex 半双工传送如图9 4所示 图9 4半双工示意图 2 完全双工 fullduplex 完全双工传送方式如图9 5所示 即两个站同时都能发送 图9 5完全双工示意图 4 信号的调制和解调 图9 6通信信号示意图 图9 7电话线的频带图 图9 8数字信号通过电话线传送产生的畸变 图9 9调制与解调示意图 图9 10FSK调制法原理图 5 串行I O的实现 6 串行通信的校验方法 1 软件奇偶校验 9 1 2串行接口标准EIARS 232C接口 图9 11RS 232C的引脚图 图9 12接收器和发送器的具体电路 图9 13计算机与远方终端和当地终端连接示意图 9 1 3串行通信组网方式 图9 14常见的4种网络结构图 1 双机通信方式2 多机通信方式3 多主机通信方式 图9 15一点对多点多机通信方式 图9 16多主机通信方式 9 280C51中的通用同步 异步收 发器USART模块 表9 1标准80C51的USARI串口支持的通信类型 9 2 2USART模块相关的寄存器 续表 1 串口控制寄存器SCON 表9 3串行口的工作方式 2 电源控制寄存器PCON 9 2 3USART模块的电路结构 图9 17串口结构方框示意图 1 接收部分包含接收控制器 接收缓冲器 接收移位寄存器和接收引脚等电路 2 发送部分包含发送控制器 发送缓冲器 发送控制门和发送引脚等电路 3 公用部分包含串口控制寄存器 波特率发生器 同步 异步切换开关MUX和中断相关电路等 9 2 4USART模块的工作原理1 方式l 异步 双工 10位帧结构 双机通信 图9 18串行异步收 发器简化示意图 图9 19方式1下USART的帧格式和时序图 图9 20方式1发送时的时序 2 接收过程 图9 21方式1接收时序图 2 方式2和方式3 异步 双工 11位帧结构 多机通信 图9 22方式2和方式3下USART的帧格式和时序图 1 发送过程 图9 23方式2 方式3发送时序 2 接收过程 3 方式0 同步 主控 半双工 8位数据 移位寄存器工作于方式0之下的串行口被当作一个USRT接口 这时存在以下几点局限性 只能工作于半双工或单工方式 只能工作于主控方式 不能被用于80C51单片机之间的相互通信 图9 24串行同步主控发送器 接收器示意图 1 发送过程 图9 25串行同步主控发送时序图 2 接收过程 图9 26串行同步主控接收时序图 9 2 5多机通信的实现原理1 多机通信的接线方式 图9 27单工的多机通信连接示意图 图9 28半双工的多机通信连接示意图 图9 29全双工的多机通信连接示意图 图9 30利用RS 232的多机通信连接示意图 图9 31利用调制解调器的多机通信连接示意图 图9 32一主多从式多机通信连接示意图 2 多机通信的实现方法 图9 33多机通信状态转移图 3 多机通信的操作步骤一次主从式多机通信过程的具体操作步骤如下 初始化 启用地址筛选功能 寻址 接收地址帧 对号 应答 正式开始通信 结束 9 2 6UART接口的扩充方法和设计技巧1 选择具有多个UART模块的单片机2 采用软件虚拟技术 9 2 7波特率与波特率发生器1 波特率发生器的电路结构 图9 34波特率发生器结构示意图 2 波特率的设计方法对于固定和半固定波特率几乎不需要设计 下面介绍的设计方法是针对由T1产生的可变波特率而言的 C 表9 4常用波特率及其设置方法 9 2 880C51USART的应用举例1 两个8051做单工发送数据 1 功能说明 2 硬件 如图9 35所示 图9 35数据传送连接图 3 程序 8051 T 4 程序 8051 R接收 2 一个8051 主 与两个8051 副 做串行多工发送数据 1 功能说明 主CPU为8051 A P1接输入开关 P2接另一输入开关 P0接8个LED 副805l B P10 P13接输入开关 P2接8个LED 副805l C P10 P13接输入开关 P2接8个LED 当主CPU8051 A P1的输入开关切换时 此数据会发送给副CPU8051 B 并控制其P2口8个LED的亮灭 同理 当主CPU8051 A P2的输入开关切换时 则此数据会发送给副CPU8051 C 并控制其P2口8个LED的亮灭 当副CPU8051 B P1的输入开关切换时 此数据会发送给主CPU8051 A并控制其P0口低4位的4个LED的