第五章：串行通信.ppt

单片机应用系统设计教学课件,第五讲：串行通信,本讲重点：串行通讯的波特率,4种工作方式.,单片机应用系统设计教学课件,串行口与串行通信,单片机应用系统设计教学课件,串行通信的基本特征是数据逐位顺序进行传送串行通信的格式及约定（如：同步方式、通讯速率、数据块格式、信号电平等）不同，形成了多种串行通信的协议与接口标准。常见的有：通用异步收发器(UART)本课程介绍的串口通用串行总线（USB）I2C总线CAN总线SPI总线RS-485，RS-232C，RS422A标准等等,串行通信,单片机应用系统设计教学课件,全双工串行接口(UART),数据通信的几个术语：并行：数据各位同时进行传送串行：数据逐位顺序进行传送,全双工:(串行通信)收/发可同时进行半双工:(串行通信)收/发不可同时进行,异步串行通信:以字符为单位进行传送同步串行通信:以数据块为单位进行传送波特率(bps.):单位时间传送的位数,单片机应用系统设计教学课件,51单片机的串行接口,SBUF（发）,SBUF（收）,发送控制器TI,接收控制器RI,移位寄存器,波特率发生器T1,1,A累加器,(门)移位寄存器,RxD,TxD,去申请中断,引脚,引脚,CPU内部,单片机应用系统设计教学课件,串行口的结构,两个同名的接收/发送缓冲寄存器SBUF指令MOVSBUF，A启动一次数据发送,可向SBUF再发送下一个数指令MOVA，SBUF完成一次数据接收,SBUF可再接收下一个数,接收/发送数据,无论是否采用中断方式工作,每接收/发送一个数据都必须用指令对RI/TI清0，以备下一次收/发。,串行口相关的SFR(SCON,PCON),单片机应用系统设计教学课件,SM0SM1SM2RENTB8RB8TIR1,SCON,SM0，SM1：串行口4种工作方式的选择位。00方式0：8位移位寄存器I/O,波特率固定为fosc/1201方式1：8位UART（1+8+1位），波特率可变,按公式计算10方式2：9位UART（1+8+1+1位），波特率固定=foscx1/32或1/6411方式3：9位UART（1+8+1+1位），波特率可变，按公式计算,SM2：串行口多机通信控制位（作为方式2、方式3的附加控制位）,串行口控制寄存器SCON(98H),单片机应用系统设计教学课件,RI,TI：串行口收/发数据申请中断标志位1申请中断；0不申请中断,TB8：方式2、3中，是要发送的第9位数据。多机通信中,TB8=0表示发送的是数据；TB8=1表示发送的是地址。（奇偶校验）,RB8：在方式2、3中，是收到的第9位数据。在多机通信中,用作区别地址帧/数据帧的标志。（奇偶校验）,SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI,REN：串行口接收允许控制位=1表示允许接收；=0禁止接收。,SCON,单片机应用系统设计教学课件,SMODGF1GF0PD1DL,电源控制寄存器PCON（97H）特殊功能寄存器PCON不能按位寻址,SMOD：在串行口工作方式1、2、3中，是波特率加倍位=1时，波特率加倍=0时，波特率不加倍。(在PCON中只有这一个位与串口有关),GF1,GF0：用户可自行定义使用的通用标志位,PCON,PD：掉电方式控制位,IDL：待机控制位,单片机应用系统设计教学课件,串行口工作方式0,工作方式0：8位移位寄存器I/O方式,发送：SBUF中的串行数据由RxD逐位移出；TxD输出移位时钟，频率=fosc1/12；每送出8位数据TI就自动置1；需要用软件清零TI。,接收：串行数据由RxD逐位移入SBUF中；TxD输出移位时钟，频率=fosc1/12；每接收8位数据RI就自动置1；需要用软件清零RI。,单片机应用系统设计教学课件,常用于串行通讯。除发/收8位数据外，还在D0位前有一个起始位“0”；在D7位后有一个停止位“1”。,方式1工作时：发送端自动添加一个起始位和一个停止位；接收端自动去掉一个起始位和一个停止位。,工作方式1:8位UART(1+8+1位)波特率可变,波特率可变用定时器T1作波特率发生器：公式：波特率=（2SMOD/32）T1的溢出率,单片机应用系统设计教学课件,波特率=(2SMOD/32)T1的溢出率,溢出率：T1溢出的频繁程度即：T1溢出一次所需时间的倒数。,初值X=2n-,2SMODfosc32波特率12,波特率=,2SMODfosc3212(2n-X),其中：X是定时器初值,单片机应用系统设计教学课件,初值X=2n-,2SMODfosc32波特率12,例中计算波特率的部分：题目要求用T1工作于方式2来产生波特率1200，已知晶振频率=6MHz。要求出T1的初值：,初值X=28-,20610632120012,=256-=256-13.02,6106460800,243=0F3H结果后面要用到,单片机应用系统设计教学课件,表格有多种,晶振也不止一种,常用波特率和T1初值查表,单片机应用系统设计教学课件,RxD引脚为接收端，TxD引脚为发送端,由波特率发生器T1控制发送速度,不同于方式0：收/发都需要由TxD送出移位时钟。,T1作波特率发生器时初始化包括:选定时器工作方式2(TMOD选8位自动重装);将计算(或查表)出的初值X赋给TH1,TL1;启动T1(SETBTR1);对T1不要开中断!,工作方式1的接收/发送,串行口的初始化包括:对SCON选工作方式对PCON设波特率加倍位“SMOD”(缺省值=0)如果是接收数据,仍要先置“1”REN位,单片机应用系统设计教学课件,由于波特率固定,常用于单片机间通讯。数据由8+1位组成，通常附加的一位(TB8/RB8)用于“奇偶校验”。,工作方式2:9位UART(1+8+1+1位)两种波特率,方式2的波特率=fosc2SMOD/64即:fosc1/32或fosc1/64两种,单片机应用系统设计教学课件,奇偶校验是检验串行通信双方传输的数据正确与否的一个措施，并不能保证通信数据的传输一定正确。换言之：如果奇偶校验发生错误，表明数据传输一定出错了；如果奇偶校验没有出错，绝不等于数据传输完全正确。,奇校验：8位有效数据连同1位附加位中，二进制“1”的个数为奇数偶校验：8位有效数据连同1位附加位中，二进制“1”的个数为偶数,单片机应用系统设计教学课件,约定接收采用奇校验若接收到的9位数据中“1”的个数为奇数，则表明接收正确，取出8位有效数据即可；若接收到的9位数据中“1”的个数为偶数，则表明接收出错！应当进行出错处理。,约定发送采用奇校验若发送的8位有效数据中“1”的个数为偶数，则要人为添加一个附加位“1”一起发送；若发送的8位有效数据中“1”的个数为奇数，则要人为添加一个附加位“0”一起发送。,采用偶校验时，处理方法与奇校验相反,单片机应用系统设计教学课件,发送程序段选用偶校验方式发送如果A中的数的1的个数是奇数（P=1），将TB8写成“1”一起发出去；反之：若（P=0）则写TB8=“0”发出去。接收程序段选用偶校验方式接收若收到的数中P=0,且检查到RB8=0就可能对了若收到的数中P=1,且检查到RB8=1就可能对了若P=0且RB8=1或P=1且RB8=0就一定出错了！,串口方式2的奇偶校验用法：,SM0SM1SM2RENTB8RB8TIR1,SCON,串行口控制寄存器SCON,TB8RB8,单片机应用系统设计教学课件,工作方式3:当SM0,SM1为11时,串行口工作于方式39位UART(1+8+1+1位)波特率可变,串口方式3和方式2唯一的区别是波