单片机 华中科大课件 - 09 第九章 串行通信

第九章串行通信及其接口 了解串行通信原理了解MCS51串行通信方式了解MCS51串行通信的使用 并行通信 定义 数据各位同时传送特点 速度快 数据线较多 成本高 用于短距离 30米 通信串行通信 定义 数据按位顺序传送特点 线路简单 最多一对传输线 传送时数据格式有要求分为异步和同步两种格式 串行通信的基本概念 异步通信 一个字符一个字符地传送异步通讯一帧数据的格式起始位 一个字符开始的标志 是一位低电平数据位 低位在前高位在后奇偶效验位 用于检查字符传送的正确性 占一位停止位 一个字符结束的标志 是一位或两位高电平 串行通信的基本概念 异步通信数据传送过程 串行通信的基本概念 1 接收设备不断检测传送线 确定是否有起始位到来 在一系列的 1 停止位和空闲位 之后检测到一个下降沿 并确定该低电平有一位数据的宽度 既确认是一个起始位 2 起始位之后 可以确定是数据位 3 将接收到的数据按事先约定好的格式 去掉停止位 进行奇偶校验并无错误 则确认接收到一个字符 4 下一个字符起始位的检测 回到 1 5 所有数据传送完毕 所有字符以帧的形式传送接收端通过搜索开始和结束标志建立帧的同步标志之间为地址场 控制场 信息场和帧校验场 同步通信同步 发送设备时钟与接收设备时钟严格一致 串行通信的基本概念 单向传送 或单工传送 数据只向一个方向传送半双向传送 或半双工传送 同一根传送线既作输入又作输出 但不能同时收发数据全双向传送 或全双工传送 输入线和输出线相互独立 通信双方可同时进行接收和发送 串行通信的基本概念 串行通信数据传送方向 波特率 数据传送的速率 即每秒钟传送二进制代码的位数 单位为位 秒 bit s 或波特 如果数据数据传送速率位200字符 秒 每个字符包含10个代码位 则传送的波特率是200字符 秒 10位 字符 2000波特 2000bps每一位代码的传送时间Td为波特率的倒数 即Td 1 2000s 0 5ms 串行通信的基本概念 串行通信的基本概念 注意区分 位 bit b字节 Byte B 1Byte 8bit 因为单片机内部采用并行数据 不能直接把数据发到串行接口 必须经过整理才能传输 其过程为 CPU先把准备写入串行设备的数据放到的寄存器 临时内存块 中 再通过FIFO FirstInputFirstOutput 先入先出队列 传送到串行设备 单片机的串行通信 UART UniversalAsynchronousReceiver Transmitter通用异步接收 发送装置 单片机构成的系统中 数据通信主要采用异步串行通信方式 RS 232C的接口信号特点1 信号线的电压均为负逻辑关系 2 接口的信号电平与TTL电平不兼容 需电平转换 3 接口的信号电平值较高 易损坏接口电路的芯片 4 传输速率 在异步传输时 波特率为20Kbps 5 最大传输距离 50米 串行通信的接口标准 最常用的标准通信接口 RS 232 RS 485等 MCS 51串行口特点1个全双工串行接口 可同时进行发送和接收串行接口输入 输出引脚 TXD P3 1 RXD P3 0 4种工作方式数据格式 按不同工作方式 一帧位数8 10 11发送 接收时 数据皆低位在前软件设定波特率两个独立的接收 发送数据缓冲器SBUF控制寄存器SCON和PCON MCS 51的串行口 数据缓冲器SBUF串行口的发送和接收以SBUF的名义进行读或写 MCS 51的串行口 发送 SBUF存放待发送的8位数据 写入SBUF将同时启动发送发送指令 MOVSBUF A接收 SBUF存放已接收成功的8位数据 供CPU读取接收指令 MOVA SBUF中断 一帧字符发送 接收结束 硬件自动置位标志位 TI RI 并申请中断中断控制 中断允许位ES 中断入口 0023H 控制状态寄存器SCON 位地址98H MCS 51的串行口的组成 SM0 SM1 选择串行口4种工作方式 SM2 多机控制位 用于多机通讯 REN 允许接收控制位 REN 1 允许接收 REN 0 禁止接收TB8 发送的第9位数据位 可用作校验位和地址 数据标识位RB8 接收的第9位数据位或停止位TI 发送中断标志 发送一帧结束 TI 1 必须软件清零RI 接收中断标志 接收一帧结束 RI 1 必须软件清零 特殊功能寄存器PCON 位地址87H SMOD波特率倍增位SMOD 1时 波特率加倍 SMOD 0时 波特率不加倍 MCS 51的串行口的组成 串行口的工作方式 由SM0 SM1定义 MCS 51的串行口的工作方式 方式2下 SMOD 0 波特率为fosc 64SMOD 1 波特率为fosc 32 MCS 51的串行口的工作方式 工作方式0 移位寄存器方式 主要用于扩展I O口一帧8位 无起始位和停止位RXD 数据输入 输出端TXD 同步脉冲输出端 每个脉冲对应一个数据位发送过程 写入SBUF 启动发送 一帧发送结束 TI 1接收过程 REN 1且RI 0 启动接收 一帧接收完毕 RI 1 MCS 51的串行口的工作方式 工作方式1 波特率可变的8位异步通信TXD发送数据 RXD接收数据数据结构10位 1位起始位 0 8位数据位 1位停止位 1 发送 写入SBUF 同时启动发送 一帧发送结束 TI 1 接收 REN 1 允许接收 接收完一帧 若RI 0且停止位为1 或SM2 0 将接收数据装入SBUF 停止位装入RB8 并使RI 1 否则丢弃接收数据 不置位RI MCS 51的串行口的工作方式 工作方式2和3 9位异步通信TXD发送数据 RXD接收数据数据结构11位 1位起始位 8位数据位 1位附加位 1位停止位波特率 方式2 B 2SMOD 64 fosc方式3 B 2SMOD 32 T1溢出率发送 装入附加位TB8 写入SBUF启动发送 发送结束 TI 1接收 REN 1 允许接收 接收完一帧 若RI 0且第9位为1 或SM2 0 将接收数据装入接收SBUF 第9位装入RB8 使RI 1 否则丢弃接收数据 不置位RI 波特率的设定方式0 1 12focs方式2 2SMOD 64focs方式1 3 2SMOD 32 T1溢出率T1用于产生波特率 通常工作于定时模式2 为8位自动重装定时器 且禁止T1中断溢出周期 256 N 12 focs 溢出率 1 溢出周期 MCS 51的串行口的工作方式 SIO MOVSCON 控制状态字 写方式字 MOVPCON 80H 波特率加倍 MOVTMOD 20H T1作波特率发生器 MOVTH1 X 设置波特率 MOVTL1 X SETBTR1 SETBEA 开串行口中断 SETBES 串行口初始化 MCS 51的串行口的应用 8031单片机的串行口置于工作方式3 通信波特率为2400波特 第9位数据用作奇校验位 发送数据区首地址BLOCK1 接收数据区地址BLOCK2 数据区长度256字节 设数据传送采用中断方式 试编写双工通信程序 时钟频率设为6MHz 00100000 11010000 10010000 MCS 51的串行口的应用 BLOCK1DATA4000HBLOCK2DATA4100HORG0000HLJMPMAIN 转主程序ORG0023HLJMPSBR 转串行口中断服务程序 SMOD 1 X 256 2SMOD fosc 2400 32 12 242 98 243 0F3H MCS 51的串行口的应用 ORG2000HMAIN MOVSP 70HMOVTMOD 20H 定时器T1工作方式2MOVTL1 0F3H 置定时器初值MOVTH1 0F3H 置定时器初值重装值SETBTR1 启动定时器T1MOVSCON 0D0H 串口方式3 REN 1MOVPCON 80HMOVDPTR BLOCK1 MOVR3 DPH MOVR2 DPL MOVDPTR BLOCK2 MOVR5 DPH MOVR4 DPL MOVR6 00H 数据区长度MOVIE 90H 串行口开中断ACALLSOUT 调子程序 发送一个字符SJMP SBR PUSHPSWPUSHAJNBRI DEND 判断中断类型ACALLSIN RI 1 表明是接收中断 调接收子程序SJMPNEXTDEND ACALLSOUT RI 0 表明是发送中断 调发送子程序NEXT POPAPOPPSWRETI MCS 51的串行口的应用 串行口中断服务程序 SOUT CLRTI TI 0 准备发送DJNZR6 DSENT 判断数据发送完否AJMPOUTS DSENT MOVDPH R3 发送数据地址MOVDPL R2MOVXA DPTR 取发送数据INCDPTR 指向下一数据MOVR3 DPH 保存地址MOVR2 DPL MOVC P 取奇偶标志MOVTB8 C 置第9位发送数据MOVSBUF A 发送一个字符OUTS RET 串行口发送子程序 SIN MOVA SUBF 取接收数据MOVC P 取奇偶标志JNCLOOP1 C 0 偶数个1JNBRB8 ERP 传输有错 转出AJMPLOOP2LOOP1 JBRB8 ERP 传输有错 转出LOOP2 MOVDPH R5 接收数据地址MOVDPL R4MOVX DPTR AINCDPTRMOVR5 DPH 保存地址MOVR4 DPL ERP CLRRI 准备下一次接收RET 串行口接收子程序 通过SCON控制位SM2及TB8区分地址信息和数据信息 多机通信 1 使所有从机的SM2位置1 处于只接收地址帧的状态 2 主机发送一帧地址信息 其中包含8位地址 并以第9位为1表示发送的是地址 3 从机接收到地址帧后