[理学]第6章单片机ppt课件

1、第第6章章 MCS-51串行接口串行接口6.1串行通信的根本知识串行通信的根本知识6.2串行接口的控制串行接口的控制6.3串行口的波特率串行口的波特率6.4串行口的工作方式及应用串行口的工作方式及应用并行通信并行通信是指数据的是指数据的各位同时进展传送各位同时进展传送其优点是传送速度快，其其优点是传送速度快，其缺点是数据有多少位，就缺点是数据有多少位，就要有多少根数据传送线，要有多少根数据传送线，同时还必须有必要的控制同时还必须有必要的控制线。线。并行通信协议有并行通信协议有SPPSPP、EPPEPP、ECPECP等等 1.并行通信和串行通信并行通信和串行通信6.1 串行通信的根本知识串行通信

2、的根本知识n串行通信指数据是一串行通信指数据是一位一位的按顺序传送位一位的按顺序传送的通信方式，它的优的通信方式，它的优点是只需要很少的传输点是只需要很少的传输线线,是一种低本钱远间是一种低本钱远间隔隔 的通信方式。的通信方式。 缺缺点是传送速度较慢。点是传送速度较慢。串行通信协议有串行通信协议有USB、I2C、RS-232、SPI等等2.串行通信两种根本方式串行通信两种根本方式 异步传送方式的特点是数据在线路上异步传送方式的特点是数据在线路上传送是不连续的。它是以字符为单位来传送的，传送是不连续的。它是以字符为单位来传送的，数据分为一帧一帧地传送数据分为一帧一帧地传送 。 一个字符由四部分组

3、成：起始位、数据位、一个字符由四部分组成：起始位、数据位、奇偶校验位和停顿位。奇偶校验位和停顿位。 同步传送方式的特点是数据是连续同步传送方式的特点是数据是连续传送的，数据以数据块为单位传送传送的，数据以数据块为单位传送的。在每个数据块发送之前，先发的。在每个数据块发送之前，先发送送1212个同步字符。然后紧接着发个同步字符。然后紧接着发送数据，要求接收端和发送端必须送数据，要求接收端和发送端必须有同步时钟进展同步有同步时钟进展同步。单工通信：任意时刻，单工通信：任意时刻，A A端为端为发送端、发送端、B B端为接收端，数据端为接收端，数据仅能从仅能从A A端发至端发至B B端。端。半双工通信

4、：数据可以从半双工通信：数据可以从A A端发端发至至B B端，也可以从端，也可以从B B端发至端发至A A端，端，但是在同一时间只能作一个方向但是在同一时间只能作一个方向的传送。的传送。全双工通信：假如在通信过程的全双工通信：假如在通信过程的任意时刻，同时存在任意时刻，同时存在A A到到B B和和B B到到A A的双向数据传输。的双向数据传输。3. 数据传输方向数据传输方向 4. 波特率波特率 什么是波特率？什么是波特率？ 每秒钟传送二进制数码的位数。单位：每秒钟传送二进制数码的位数。单位：位位/秒。秒。1波特波特1位位/秒秒1bit/s1bps。例：例： 在异步串行通信中在异步串行通信中每秒

5、钟传送速度为每秒钟传送速度为240字符字符/秒，秒，而每个字符又包含而每个字符又包含10位位包括起始位、停顿位及八位包括起始位、停顿位及八位数据数据，那么波特率为：，那么波特率为：240字符字符/秒秒10位位/字符字符=2400位位/秒秒=2400波特波特接收和发送方必须使用一样的波特接收和发送方必须使用一样的波特率和数据格式才能正确传输数据率和数据格式才能正确传输数据 6.2 串行通信接口的控制串行通信接口的控制 概述：概述： MCS-51MCS-51的串行通信接口是通过的串行通信接口是通过引脚引脚 RXD RXD P3.0P3.0和和TXDTXDP3.1P3.1与外界进展串行通信。与外界进

6、展串行通信。 由三个特殊功能存放器，即串行由三个特殊功能存放器，即串行口缓冲存放器口缓冲存放器SBUFSBUF，串行口控制存，串行口控制存放器放器SCONSCON，电源控制存放器，电源控制存放器PCONPCON，对串行口的接收和发送进展控制。对串行口的接收和发送进展控制。一、串行口缓冲存放器串行口缓冲存放器SBUF 功能：进展功能：进展数据的串数据的串/ /并并转换并存放将要发送或接收到转换并存放将要发送或接收到的数据。的数据。 注意：发送存放器和接收注意：发送存放器和接收存放器占用同一个地址。存放器占用同一个地址。CPUCPU通过读或写操作来进展通过读或写操作来进展区别。区别。 例：例：串行

7、数据的发送串行数据的发送写操作写操作 MOV SBUF，Rn 串行数据的接收串行数据的接收读操作读操作 MOV A，SBUF二、串行口控制存放器二、串行口控制存放器SCON功能：用于串行通信的方式选择、功能：用于串行通信的方式选择、控制串行口的发送、接收以及保存串行控制串行口的发送、接收以及保存串行口的状态信息，口的状态信息， SCON SCON 的地址为的地址为 98H 98H 可位寻址。可位寻址。 SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI图7-3 SCON控制字格式n SM0、SM1：串行口方式选择位。：串行口方式选择位。n SM2:在方式在方式2和和3中用作多机通信控制位。中用作多机

8、通信控制位。 nREN：允许接收控制位，软件置：允许接收控制位，软件置1允许接收，软允许接收，软件清件清0制止接收。制止接收。nTB8：发送数据第九位。在方式：发送数据第九位。在方式2和方式和方式3中存放中存放发送数据第九位。发送数据第九位。nRB8：接收数据第九位。在方式：接收数据第九位。在方式2和方式和方式3 中存中存放接收到的第九位数据。放接收到的第九位数据。nTI：发送中断标志。：发送中断标志。TI置位表示一帧信息发送完置位表示一帧信息发送完毕。毕。nRI：接收中断标志。：接收中断标志。RI置位表示一帧数据接收置位表示一帧数据接收完毕。完毕。SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI

9、SM0 SM1形形式式功能功能波特率波特率0 00 11 01 10123同步移位存同步移位存放器放器8位位UART 9位位UART9位位UART波特率为波特率为fosc/12波特率可变波特率可变T1溢出率溢出率*2SMOD/32 波特率为波特率为2SMOD*fosc/64波特率可变波特率可变T1溢出率溢出率*2SMOD/32 SM0 SM1:串行口方式选择位串行口方式选择位三、电源控制存放器三、电源控制存放器PCONPCON 当当SMODSMOD1 1时，波特率进步一倍。时，波特率进步一倍。复位时，复位时，SMODSMOD0 0 。 6.3 串行口的波特率串行口的波特率n串行口有四种工作方式

10、，对应三种波特串行口有四种工作方式，对应三种波特率。率。1.1.方式方式0: 0: 波特率波特率fsoc/12,fsoc/12,不受不受SMODSMOD位影响。位影响。2.2.方式方式2:2:波特率波特率= =2 2SMODSMOD* * fosc/64,fosc/64,受受SMODSMOD位影响。位影响。3.方式方式1和方式和方式3n 波特率波特率= T1溢出率溢出率*2SMOD/32 1 T1溢出率即为一次定时时间的倒数溢出率即为一次定时时间的倒数n T1溢出率溢出率=1/ 2M-x12/fsoc 2n其中其中x为定时初值，为定时初值，M由由T1的工作方式决定。的工作方式决定。2代入代入1

11、得：得：波特率波特率=例例6.1 设两机通信的波特率为设两机通信的波特率为2400波特，假设波特，假设晶振为晶振为6MHz，串行口工作在方式，串行口工作在方式1，试计算定，试计算定时器时器T1的初值。的初值。解：设定时器工作在方式解：设定时器工作在方式2，M=8，那么，那么x为：为： 2SMOD 6106 28 2400384假设取假设取SMOD=0,x=249.49250 SMOD=1,x=242.98243=0F3H，舍入，舍入误差较小。实际的波特率为误差较小。实际的波特率为2403.85波特。波特。6.4 串行口的工作方式及应用串行口的工作方式及应用 1. 方式方式0应用应用 同步移位存

12、放器方式，同步移位存放器方式，TXD输出移位脉冲，输出移位脉冲，RXD输入输入/输出数据。输出数据。方式方式0应用应用：利用移位存放器扩展输入：利用移位存放器扩展输入/输出口输出口。 例例6.26.2 ：用：用8031串行口和串行口和74LS164扩扩展展8位并行输出口，在位并行输出口，在8位并行输出口每位并行输出口每位各接一个发光二极管，要求发光二极位各接一个发光二极管，要求发光二极管从右到左以一定的延迟轮流循环显示。管从右到左以一定的延迟轮流循环显示。nORG 1000HnMOV SCON,#0 ; 设置串行口方式设置串行口方式0nMOV A,#0FEH ; 最右一位发光二极管先亮最右一位

13、发光二极管先亮nMOV SBUF,A ； 开场串行输出开场串行输出nLOOP：nJNB TI,LOOP ; 一帧数据未发送完等待一帧数据未发送完等待nCLR TInACALL DALAYnRL A ； 准备显示下一位准备显示下一位nMOV SBUF，A ； 再一次串行输出再一次串行输出nSJMP LOOPn其中其中DALAY为延时程序，延时时间可取为为延时程序，延时时间可取为40ms， 例：用串行口，工作方式例：用串行口，工作方式1，波特率，波特率2400，晶振晶振 fosc=6MHz，编写初始化程序。，编写初始化程序。 由例由例6.1 可知可知: 当当SMOD=1,x=242.98243=0

14、F3H 方式方式1为为8位数据位数据,方式方式2,3为为9位数据位数据,方式方式1,3波特波特率均为率均为: 波特率波特率=T1的溢出率的溢出率*2SMOD方式方式2波特率为波特率为:波特率波特率=2SMOD* fosc/642、 方式方式1,2,3及应用及应用 初始化程序：初始化程序：n INITION： MOV TMOD，#20H MOV TL1，#0F3H MOV TH1，#0F3H SETB TR1 ； 启动启动T1 MOV PCON，#80H MOV SCON，#40H SETB REN 使用串行口方式使用串行口方式1,31,3时时, ,还要对还要对定时器T1初始化 例例6.3现有二

15、台单片机进展异步串行通信。现有二台单片机进展异步串行通信。 A机作为发送方，将片内机作为发送方，将片内RAM 60H6FH中中的数据从串行口输出，定义为方式的数据从串行口输出，定义为方式2发送。发送。TB8作为作为奇偶校验位。奇偶校验位。B机作为接收方，将机作为接收方，将A机发送来的数据存机发送来的数据存入片内入片内RAM 60H6FH中，定义为方式中，定义为方式2接收，并判接收，并判奇偶校验奇偶校验RB8标志，假设出错，那么置出错标志。标志，假设出错，那么置出错标志。3. 二台单片机进展异步串行通信二台单片机进展异步串行通信TRS： MOV SCON，#80H ; 定义方式定义方式2 MOV

16、 PCON，#00H; 波特率为波特率为fsoc/64 MOV R0,#60H; 设置数据地址指针设置数据地址指针 MOV R7,#10H; 设置数据长度设置数据长度LOOP：MOV A，R0; 取数据取数据 MOV C，PSW.0； 取奇偶校验位取奇偶校验位 MOV TB8,C MOV SBUF,A； 启动发送启动发送WAIT：JBC TI，NEXT； 一帧数据发完否一帧数据发完否 AJMP WAIT； 未完等待未完等待NEXT：INC R0; 修改地址指针修改地址指针 DJNZ R7，LOOP； 未完毕循环未完毕循环 RETA机发送程序如下：机发送程序如下： B机接收程序机接收程序nREC

17、E：nMOV SCON，#80HnMOV PCON,#00HnMOV R0,#60HnMOV R7,#10HnSETB REN; 允许接收允许接收nLOOP：nJBC RI，READ； 一帧数据收齐跳转一帧数据收齐跳转nAJMP LOOP； 未收齐，等待未收齐，等待nREAD：nMOV A，SBUF； 读数据读数据nJNB PSW.0，JUDG； PSW.0=0跳转跳转nJNB RB8,ERR; PSW.0=1,RB8=0，出错，出错nSJMP GOOD； 两者均为两者均为1，正确，正确nJUDG：nJB RB8，ERR； PSW.0=0而而RB8=1，出错，出错nGOOD：nMOV R0,A

18、; 存放接收到数据存放接收到数据nINC R0； 修改地址指针修改地址指针nDJNZ R7,LOOP; 未完毕，循环未完毕，循环nCLR PSW.5； 置正确标志置正确标志nRETnERR：nSETB PSW.5； 置出错标志置出错标志nRET 3.多机通信原理多机通信原理多机通信要解决的问题多机通信要解决的问题n主机发地址帧时，所有的从机都应收到；主机发地址帧时，所有的从机都应收到；n主机发送数据帧时，只有与本机地址相主机发送数据帧时，只有与本机地址相符的一台从机能接收到符的一台从机能接收到 。n串行口定义为方式串行口定义为方式2或方式或方式3，即九位数据，即九位数据传送方式。传送方式。 n

19、第九位作为地址帧、数据帧识别控制位。即当第九位作为地址帧、数据帧识别控制位。即当地址帧第九位取地址帧第九位取1，数据帧第九位取，数据帧第九位取0。n考虑数据承受有效条件：考虑数据承受有效条件： 1 RI=0; 2 SM2=0或者收到的第九位数据等于或者收到的第九位数据等于1 。 在方式在方式1中是把停顿位作为第九位数据的，中是把停顿位作为第九位数据的，数据承受有效条件总是满足的。数据承受有效条件总是满足的。n而方式而方式2方式方式3存在着真正的第九位数据，存在着真正的第九位数据，数据承受有效条件可由数据承受有效条件可由SM2和第九位控制的。和第九位控制的。 解决的思路解决的思路 解决的方法解决

20、的方法n1.先使所有从机的先使所有从机的SM2置置1。由于地址帧第。由于地址帧第九位为九位为1，所有的从机都能收到主机发来的地，所有的从机都能收到主机发来的地址。址。n2. 将主机发来的地址与本机比较，假设于本将主机发来的地址与本机比较，假设于本机相符，那么该从机机相符，那么该从机SM2置置0，否那么，保持，否那么，保持SM2=1不变。不变。n3. 主机发送数据，由于发数据帧时第九位等于主机发送数据，由于发数据帧时第九位等于0，此时只有，此时只有SM2=0的那台从机能接收到数据，的那台从机能接收到数据，其它从机均不能收到数据，直至发送新的地址其它从机均不能收到数据，直至发送新的地址帧。帧。4 .单片机与单片机与PC机