第六章-串行口(专)资料课件

第六章

串行接口及串行通信技术6.1通信的基本概念

80C51单片机内部有一个功能很强的全双工串行口，可同时接收和发送数据。此串行口能方便地与其他计算机或外部设备实现数据通信，也可用于输入／输出口的扩展。一、通信的基本方式

并行通信：8位或16位数据同时传送，速度快、传输线多、传输距离近。串行通信：数据按位传输，速度慢、传输线少、传输距离远。

一、通信的基本方式

二、串行通信的方向

单工：只能单方向传送数据半双工：同一时间只能作一个方向的传送全双工：双向同时收发数据7/26/20236异步传送方式：收、发设备时钟独立，以字符(帧)为单位传输

三、异步通信与同步通信三、异步通信与同步通信异步通信帧格式：数据按字符为单位传送，每帧数据含起始位（0）、数据位、校验位和停止位（1）等4部分组成。三、异步通信与同步通信同步传送方式：数据按块传送，数据块起始处发同步字符（SYN）。同步字符数据字符1数据字符2…数据字符n-1数据字符n校验字符校验字符7/26/20239奇偶校验

发送字符：数据位尾随1位奇偶校验位（1或0）。奇校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为奇数；偶校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为偶数。接收字符：对“1”的个数进行校验，若发现不一致，则说明传输数据过程中出现了差错。

四、串行通信的错误校验7/26/202310代码和校验

发送方将所发数据块求和（或各字节异或），产生的校验和字节附加到数据块的末尾。接收方在接收数据时要对数据块（除校验字节外）求和（或各字节异或），将所得的结果与收到的“校验和”进行比较，相符则无差错，否则就认为传送过程出现了差错。四、串行通信的错误校验7/26/202311常用波特率为：2400、4800、9600、14.4K、19.2K等传输距离随波特率的增加而减小。五、传输速率与传输距离在串行通信中，发送设备和接收设备之间除了采用相同的字符帧格式(异步通信)或相同的同步字符(同步通信)来协调同步工作外，两者之间发送数据的速度和接收数据的速度也必须相同，这样才能保证被传送数据的成功传送。波特率：每秒钟传送码元数目，单位：波特（Baud）波特率是串行通信的重要指标，对数据的成功传送至关重要。6.280C51的串行口

1、功能与结构：

MCS－51系列单片机内部有一个全双工的串行端口：P3.0（RXD）、P3.1（TXD），有4种工作方式。①接收、发送缓冲器SBUF：串行口有两个独立的接收、发送缓冲器：SBUF，占用同一地址（99H）。发送时，只写不读；接收时，只读不写；中断标志是RI/TI。80C51串行口的结构②串行口控制寄存器SCON：字节地址98H，可位寻址。

SCON格式如下：SM0SM1方式说明波特率000移位寄存器fosc/1201110位UART（8位数据）可变10211位UART（9位数据）fosc/64或fosc/3211311位UART（9位数据）可变串行口控制寄存器SCON：

SM0、SM1：串行口工作方式设置位

SM2：方式2和方式3的多机通讯控制位（方式0不用）

REN：串行接收允许位，

0－禁止接收，1－允许接收

TB8：在方式2、3中，是要发送的第9位数据。

RB8：在方式2、3中，是要接收的第9位数据。（TB8和RB8在方式0中均不用）

TI：发送中断标志，须由软件清零。

RI：接收中断标志，须由软件清零。

PCON格式如下：（字节地址87H）SMOD：波特率倍增位，在串行通信时使用GF1：通用标志1GF0：通用标志0PD：掉电方式位，PD＝1，则进入掉电方式IDL：待机方式位，IDL＝1，则进入待机方式GF0IDLPDSMODGF1字节地址87H，无位地址。

其中与串行接口有关的只有D7位③电源控制寄存器PCON

a、待机方式

待机方式的进入：用指令使IDL＝1。待机方式的状态特点：

CPU停止工作，与CPU有关的各种寄存器状态保留；时钟仍提供给中断逻辑、串行口和定时器／计数器；单片机消耗的电流从24mA降为5mA；待机方式的退出：中断或复位。b、掉电保护方式掉电方式的进入：用指令使PD＝1。掉电方式的状态特点：

片内振荡器停止工作，单片机所有功能全部停止；片内RAM及SFR中的内容被保留；电源电压可由5V降至2V，耗电仅2μA；掉电方式的退出：硬件复位。2、串行口的四种工作方式

SM0SMl工作方式方式简单描述波特率000移位寄存器I/O振荡频率／1201110位UART可变10211位UART振荡频率／32或振荡频率／6411311位UART可变方式08位移位寄存器输入／输出方式串行数据通过RXD端入、出，低位在前TXD端输出同步移位脉冲，波特率为fosc/12方式0主要用于I/O口的扩展方式110位异步通信方式：1个起始位（0）、8个数据位（低位在前）、1个停止位（1）TXD端发送数据，RXD端接收数据方式1波特率可变：波特率＝2SMOD/32×（T1的溢出率）溢出率：每秒钟溢出的次数，定时时间的倒数。

方式2、311位异步通信方式：1个起始位（0）、8个数据位（低位在前）、1个附加的第9位和1个停止位（1）

TXD端发送数据，RXD端接收数据方式2只有两种波特率：fosc/32或fosc/64。（2SMOD/64×fosc）。方式3波特率可变：波特率＝2SMOD/32×（T1的溢出率）

7/26/202323波特率的选择波特率要选择标称值，为了减小波特率计算误差，晶振频率要选为11.0592MHz。方式1和方式3波特率与TH1初值的对应关系：（T1为定时方式2，晶振频率为11.0592MHz）波特率/（b/s）19.2k9600480024001200TH1初值FDHFDHFAHF4HE8HSMOD100003、多机通信主从式多机通信系统如下图。利用SM2控制位实现

主机TXDRXDTXDRXDRXDRXDTXDTXD从机2从机1从机n3、多机通信

RB8＝1引起中断（地址）

SM2＝1RB8＝0不引起中断（数据）接收

RB8＝1 SM2＝0 均引起中断

RB8＝0主从多机建立通信的过程如下:①事先所有的从机SM2位置1，等待接收主机发来的地址。②主机发出一帧地址信息，其中8位是需要与之通信的从机地址，第9附加位为1。③所有从机收到此信息后，均引起中断，各从机在中断程序中将收到的地址与本机地址对比，地址相符的从机置SM2位为0，地址不符的从机保持SM2=1的状态不变。④主机给选中的从机发送控制命令或数据（数据帧的第九位为0），此时只有被选中的从机能通过中断与主机建立联系，未选中的从机不引起中断。⑤主机若需和另外从机建立联系时，再次发地址帧信息（第9附加位为1），所有从机均引起中断，按上述过程将选中新的从机建立联系。6.3串行口应用举例6.3.1工作方式0的应用串行口工作方式0主要用于扩展并行I/O口，扩展成并行输出口时，需要外接一片8位串行输入并行输出的同步移位寄存器74HC164或CD4094。扩展成并行输入口时，需要外接一片或几片并行输入串行输出的同步移位寄存器74HC165或CD4014。

数据的串行输出或输入可采用中断方式，也可采用查询标志位TI、RI的方法，在移位初始化时，要进行相应的设置。7/26/2023296.3.2工作方式1的应用

串行方式1主要用于异步双机通信，波特率由定时器T1产生。

串行口信号发送流程：设置波特率置串口方式（SCON)清中断标志TI发送数据送SBUF等待TI为1（查询方式或中断方式）清TI，重复发送数据常用波特率及误差晶振频率/MHz波特率/HzSMODTH1初值实际波特率误差12.0096001F9H89237％12.0048000F9H44607％12.0024000F3H24040.16％12.0012000E6H12020.16％11.0592192001FDH19200011.059296000FDH9600011.059248000EAH4800011.059224000F4H2400011.059212000E8H12000

[例]:利用串行口方式1实现一个数据块的传送，数据块存在内部RAM的60H～6FH中，波特率选为2400，并形成和校验数据一起发送。

串行口工作为方式1，且处于发送的单工模式，则SCON控制字为40H。方式1的波特率由T1产生，设T1工作于方式2自动重装初值模式，晶振频率为11.0592MHz时，计数初值为F4H。用于和校验的算术和存放在70H中，并在数据块的末尾传送出去。通过上面的分析，采用查询法传送数据块的子程序如下：

MOV TMOD，#20H；设置T1为工作方式2MOV TL1，#0F4H ；给T1送初值

MOV TH1，#0F4H SETB TR1MOV SCON，#40H ；设置串行口为工作方式1MOV R0，#60H；数据块首址送R0MOV R1，#10H；数据块长度送R1MOV 70H，#00H

DWFP：MOVA，@R0MOVSBUF，A ；发送数据

ADDA，70H ；对和校验求和

MOV70H，AJNB TI，$ ；未发送完等待

CLR TI

INC R0 DJNZ R1，DWFPMOVA，70HMOV SBUF，A ；发送和校验

JNB TI，$CLR TIRET6.3.3工作方式2与工作方式3的应用

方式2和方式3都是11位异步通信方式，所不同处仅在于波特率。方式2的波特率只有固定的两种，而方式3的波特率则可由用户设定。

[例]利用串行口方式2编制一发送程序，将片内RAM中60H～6FH单元的数据串行发送出去，第九数据位TB8作奇偶校验位。根据要求，将串行口设置为方式2、单工发送，则SCON控制字为80H。波特率选为fosc/64。采用中断方式发送的主程序和中断程序如下：

ORG 0000H AJMP ZCX1 ；转主程序

NOP0RG0023H ；串行中断程序

INCR0 ；被发送数据地址增1MOVA，@R0 ；取出待发数据

MOV C，PSW.0 ；将奇偶位送TB8MOV TB8，C MOV SBUF，A ；发送数据

DJNZ R1，CSJS ；判断是否发送完

CLR ES ；发送完关中断CSJS：CLRTI ；清中断标志

RETINOPORG 0100H ；主程序ZCX1：MOVSP，#20H ；置堆栈指针

MOV SCON，#80H ；串行口设置为方式2MOV PCON，#00H ；波特率选为fosc/64MOV R0，#60H；数据块首址送R0

MOVR1，#0FH；数据块长度送R1SETB EA ；开总中断

SETB ES ；开串行口中断

MOV A，@R0；取出待发数据

MOV C，P；将奇偶位送TB8MOV TB8，CMOV SBUF，A；发送数据

SJMP $ ；等待中断

串行口信号接收流程：设置波特率置串口方式（SCON)置REN＝1，清中断标志RI等待RI为1（查询方式或中断方式）从SBUF取数据清RI，重复接收数据

[例]:试编制串行口在方式3下接收数据块的程序。设单片机晶振为11.0592MHZ，波特率为2400b/s，接收数据存在片内RAM的40H起始单元的一段区间内，数据块长度由发送方先发送过来(不超过允许值)，每接收一个数据都核对其奇偶校验位，正确存储数据，否则给出出错标志。根据要求，设T1工作于方式2，当SMOD=0时，T1计数初值为F4H。采用查询法编制的程序如下：

START：MOVTMOD，#20H；置T1工作于方式2MOVTH1，#0F4H