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5 1串行通信概述5 2串行口的结构及工作原理5 3MCS 51串行口的应用小结 第5章串行数字通信 5 1串行通信概述 在计算机系统中 主机与外设之间及主机系统与主机系统之间的数据交换称为通信 分为串行通信和并行通信 并行通信方式下数据的各位同时进行传送 并由传输数据的位数决定传输线的数目 串行通信方式下数据一位一位串行地顺序传送 最少只需一根传输线即可完成 按照串行数据的时钟控制方式 串行通信可以分为同步通信和异步通信两种 同步通信是按数据块传送的 把传送的字符顺序地连接起来 组成数据块 在数据块前面加上特殊的同步字符 作为数据块的起始符号 由收 发一致的同步时钟在发送端发出 接收端接收到同步字符后 开始接收数据块 使收 发双方同步 在数据块后面加上校验字符 用于校验通信中的错误 同步通信中的字符格式如图所示 5 1 1同步通信和异步通信 1 同步通信 2 异步通信 在异步通信中 数据通常是以字符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 通过传输线被接收端一帧一帧地接收 发送端和接收端由各自独立的时钟来控制数据的发送和接收 字符帧也叫数据帧 由起始位 数据位 奇偶校验位和停止位等4部分组成 如图所示为11位的帧格式 波特率为每秒传送二进制数码的位数 单位为b s 是异步通信的一个重要指标 5 1 2串行通信的制式 单工方式单方向由发送端向接收端传送 半双工方式两个工作站之间通过传输线进行数据的交替双向传送 全双工方式由两条传输线连接两个工作站 两站之间的数据可同时双向传送 5 1 3串行通信的信号传输 1 通信线的连接方式 图5 4通信线的连接方式 2 RS 232C接口标准 a 25针的连接器 b 9针的连接器图5 5RS 232C接口 MCS 51串行口的结构由串行口控制电路 发送电路和接收电路3部分组成 其结构如图所示 发送电路由发送缓冲器SBUF和发送控制电路组成 用于串行口的发送 接收电路由接收缓冲器SBUF和接收控制电路组成 用于串行口的接收 5 2串行口的结构及工作原理 5 2 1串行口的结构 5 2 2串行口的控制 1 串行口的控制寄存器SCON 2 电源控制寄存器PCON PCON称为电源控制寄存器 格式如表5 4所示 串行通信中只用了其中的最高位SMOD 初始化时 SMOD 0 其余各位用于电源管理 PCON的字节地址为87H 无位地址 只能进行字节寻址 5 3MCS 51串行口的应用 5 3 1串并变换 串行口方式0的应用有两种 一种是把串行口变为串入并出的输出口 另一种是把串行口变为并入串出的输入口 如图所示电路 将串行口设置为方式0 外接一片串入 并出 串出的8位同步移位寄存器CD4094或74LS164 单片机串口输出端RXD接移位寄存器串行输入端DATA 移位时钟脉冲TXD端接移位寄存器时钟控制端CLK 在移位时钟控制下串行数据移入寄存器 P1 0接移位寄存器输出允许端STB 通过软件置位或复位控制并行输出 1 串入并出的输出口 2 并入串出的输入口 如图所示 在串口方式0下外接一个并入串出的移位寄存器CD4014或74LS165 即可扩展一个并行输入口 串口RXD端输入CD4014输出端Q8移出的串行数据 TXD端仍然提供移位时钟给移位寄存器的时钟端CLK 5 3 2单片机的双机通信 除方式0外 串口在方式1 方式2和方式3下均用于异步串行通信 MCS 51单片机的异步串行通信根据应用可分为双机通信和多机通信 双机之间的串行通信应考虑接口电路 通信协议等 根据两机通信距离的远近采取不同的接口电路 如果两个8031应用系统相距很近 将它们的串行口直接相连 如图5 4 a 所示 如果想增加通信距离 减少通道及电源干扰 必须在通信线路上加入辅助电路 如加入光耦合器和电平转换电路 如图5 4 b 所示 1 接口电路 2 双机的通信协议 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 一致的波特率设定 确认接收机 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 按图5 4 a 所示 串行口工作方式1进行甲机发送 乙机接收异步通信 通信双方波特率均采用2400波特 甲机的呼叫信号为 10H 乙机同意接收的应答信号为 20H 不同意接收的应答信号为 30H 正确回发0FH 5 3 3单片机与PC的通信 1 接口设计 在数据处理和过程控制应用领域 通常需要一台PC 由它来管理一台或若干台以单片机为核心的智能测量控制仪表 这时 也就是要实现PC和单片机之间的通信 采用MAX232芯片的PC和单片机串行通信接口电路 与PC相连采用9芯标准插座 2 程序编写 单片机通信程序编写 功能为 将PC键盘的输入发送给单片机 单片机收到PC发来的数据后 回送同一数据给PC 并在屏幕上显示出来 只要屏幕上显示的字符与所输入的字符相同 就说明二者之间的通信正常 通信双方约定 波特率为2400b s 信息格式为8个数据位 1个停止位 无奇偶校验位 MCS 51通过中断方式接收PC发送的数据并回送 单片机串行口工作在方式1 晶振频率为6MHz 波特率2400b s 定时器T1按方式2工作 经计算 定时器预置值为0F3H SMOD 1 参考程序如下 ORG0000HLJMPCSH 转初始化程序ORG0023HLJMPINTS 转串行口中断程序ORG0050HCSH MOVTMOD 20H 设置定时器1为方式2MOVTL1 0F3H 设置定时器预置值MOVTH1 0F3HSETBTR1 启动定时器1MOVSCON 50H 串行口初始化MOVPCON 80HSETBEA 允许串行口中断SETBESLJMPMAIN 转主程序 主程序略 INTS CLREA 关中断CLRRI 清串行口中断标志PUSHDPL 保护现场PUSHDPHPUSHAMOVA SBUF 接收PC发送的数据MOVSBUF A 将数据回送给PCWAIT JNBTI WAIT 等待发送CLRTIPOPA 发送完 恢复现场POPDPHPOPDPLSETBEA 开中断RETI 中断返回 PC通信程序编写 小结 MCS 51系列单片机内部具有一个全双工的异步串行通信I O口 该串行口的波特率和帧格式可以编程设定 MCS