单片机应用技术第6章

1、第六章,串行通信,本章要点,异步通信和同步通信 串行通信波特率 串行通信的制式 串行通信的校验 串行口特殊功能寄存器 串行工作方式,基本概念,计算机与外界信息交换称为通信。 通信的基本方式可分为并行通信和串行通信： 并行通信是数据的各位同时发送或同时接收； 串行通信是数据的各位依次逐位发送或接收。 并行通信优点:传送速度快 缺点:不便长距离传送 串行通信优点:便于长距离传送 缺点:传送速度较慢,6.1 串行通信概述,6.1.1 异步通信和同步通信 异步通信 异步通信依靠起始位、停止位保持通信同步。 异步通信数据传送按帧传输，一帧数据包含起始位、数据位、校验位和停止位。最常见的帧格式为1个起始位

2、、8个数据位、1个校验位和1个停止位组成，帧与帧之间可有空闲位。起始位约定为0，停止位和空闲位约定为1。 异步通信对硬件要求较低，实现起来比较简单、灵活，适用于数据的随机发送/接收，但因每个字节都要建立一次同步，即每个字符都要额外附加两位，所以工作速度较低，在单片机中主要采用异步通信方式。,同步通信 同步通信依靠同步字符保持通信同步。 同步通信是由12个同步字符和多字节数据位组成，同步字符作为起始位以触发同步时钟开始发送或接收数据；多字节数据之间不允许有空隙，每位占用的时间相等；空闲位需发送同步字符。 同步通信传送的多字节数据由于中间没有空隙，因而传输速度较快，但要求有准确的时钟来实现收发双方

3、的严格同步，对硬件要求较高，适用于成批数据传送。,6.1.2 串行通信波特率,波特率bps(bit per second) 指传输数据的速率，每秒传输数据的位数，即： 1波特 = 1位/秒（1bps） 波特率的倒数即为每位传输所需的时间。 相互通信的甲乙双方必须具有相同的波特率，否则无法成功地完成串行数据通信。,6.1.3 串行通信的制式,单工制式 指甲乙双方通信时只能单向传送数据，发送方和接收方固定。,半双工制式（Half Duplex） 指通信双方都具有发送器和接收器，既可发送也可接收，但不能同时接收和发送，发送时不能接收，接收时不能发送。,全双工制式（Full Duplex） 指通信双方

4、均设有发送器和接收器，并且信道划分为发送信道和接收信道，因此全双工制式可实现甲乙双方同时发送和接收数据，发送时能接收，接收时也能发送。,6.1.4 串行通信的校验,奇偶校验 累加和校验 循环冗余码校验,6.2 80C51串行口,80C51系列单片机有一个全双工的串行口，这个口既可以用于网络通信，也可以实现串行异步通信，还可以作为同步移位寄存器使用。 80C51单片机串行口是由发送缓冲寄存器SBUF，接收缓冲寄存器SBUF和移位寄存器三部分组成。,6.1.2 串行口特殊功能寄存器,串行数据缓冲器SBUF SBUF是串行口缓冲寄存器，包括发送和接收寄存器。在逻辑上，SBUF只有一个，既表示发送寄存

5、器，又表示接收寄存器，具有同一个单元地址99H，用同一寄存器名SBUF。在物理上，SBUF有两个，一个是发送缓冲寄存器，另一个是接收缓冲寄存器。 发送时，只需将发送数据输入SBUF，CPU将自动启动和完成串行数据的发送；接收时，CPU将自动把接收到的数据存入SBUF，用户只需从SBUF中读出接收数据。,串行控制寄存器SCON, SM0 SM1 串行口工作方式选择位。 SM2 多机通信控制位。 在方式2和方式3中，若SM2=1且RB8（接收到的第9数据）=1时，将接收到的前8位数据送入SBUF，并置位RI产生中断；否则，将接收到的8位数据丢弃。而当SM2=0时，则不论第9位数据为0还是为1，都将

6、前8位数据装入SBUF中，并产生中断请求。在方式0时，SM2必须为0。 REN 允许接收控制位。 REN位用于对串行数据的接收进行控制：REN=0，禁止接收；REN=1，允许接收。该位由软件置位或复位。 TB8 方式2和方式3中要发送的第9位数据。 在方式2或方式3时，TB8是发送的第9位数据。在多机通信中，以TB8位的状态表示主机发送的是地址还是数据：TB8=0表示数据，TB8=1表示地址。该位由软件置位或复位。, RB8 方式2和方式3中要接收的第9位数据。 在方式2或方式3时，RB8存放接收到的第9位数据。 TI 发送中断标志。 当方式0时，发送完第8位数据后，该位由硬件置位。在其他方式

7、下，遇发送停止位时，该位由硬件置位。因此TI=1，表示帧发送结束，可软件查询TI位标志，也可以请求中断。TI位必须由软件清0。 RI 接收中断标志。 当方式0时，接收完第8位数据后，该位由硬件置位。在其他方式下，当接收到停止位时，该位由硬件置位。因此RI=1，表示帧接收结束，可软件查询RI位标志，也可以请求中断。RI位也必须由软件清0。,电源控制寄存器PCON PCON主要是为CHMOS型单片机电源控制而设置的专用寄存器。 SMOD=1，串行口波特率加倍。PCON寄存器不能进行位寻址。,6.2.2 串行工作方式,80C51串行通信共有4种工作方式，由串行控制寄存器SCON中SM0 SM1决定。

8、 方式0 （同步移位寄存器工作方式） 以RXD（P3.0）端作为数据移位的输入/输出端，以TXD（P3.1）端输出移位脉冲。移位数据的发送和接收以8位为一帧，不设起始位和停止位，无论输入/输出，均低位在前高位在后。 方式0可将串行输入输出数据转换成并行输入输出数据。,（1）数据发送 串行口作为并行输出口使用时，要有“串入并出”的移位寄存器配合。 在移位时钟脉冲（TXD）的控制下，数据从串行口RXD端逐位移入74HC164 SA、SB端。当8位数据全部移出后，SCON寄存器的TI位被自动置1。其后74HC164的内容即可并行输出。74HC164 CLR为清0端，输出时CLR必须为1，否则74HC

9、164 Q0Q7输出为0。,（2）数据接收 串行口作为并行输入口使用时，要有“并入串出”的移位寄存器配合。 74HC165 S/L端为移位/置入端，当S/L=0时，从Q0Q7并行置入数据，当S/L=1时，允许从QH端移出数据。在80C51串行控制寄存器SCON中的REN=1时，TXD端发出移位时钟脉冲，从RXD端串行输入8位数据。当接收到第8位数据D7后，置位中断标志RI，表示一帧数据接收完成。,（3）波特率 方式0时，移位操作的波特率是固定的，为单片机晶振频率的1/12。以fosc表示晶振频率，则波特率=fosc/12，也就是1个机器周期进行一次移位。,例6-1,电路如图所示，试编制程序按下

10、列顺序要求每隔0.5秒循环操作。 8个发光二极管全部点亮； 从左向右依次暗灭，每次减少一个，直至全灭； 从左向右依次点亮，每次亮一个； 从右向左依次点亮，每次亮一个； 从左向右依次点亮，每次增加一个，直至全部点亮； 返回从不断循环。,4094为CMOS 4000系列“串入并出”移位寄存器，DI端为串行数据输入端，Q1-Q8为并行数据输出端，CLK为移位脉冲输入端，STR端为门控端，STR=0时，关闭并行输出；STR=1时，开启并行输出。 可考虑按上述顺序要求编一个发光二极管亮暗控制字表，依次执行。,LIGHT:MOV SCON,#00H ;串行口方式0 CLR ES ;禁止串行中断 MOV D

11、PTR,#TAB ;置发光二极管亮暗控制字表首址 LP1: MOV R7,#0 ;置顺序编号0 LP2: MOV A,R7 ;读顺序编号 MOVC A,A+DPTR ;读控制字 CLR P1.0 ;关闭并行输出 MOV SBUF,A ;启动串行发送 JNB TI,$ ;等待发送完毕 CLR TI ;清发送中断标志 SETB P1.0 ;开启并行输出 LCALL DLY500ms ;调用延时0.5秒子程序(参阅例4-13) INC R7 ;指向下一控制字 CJNE R7,#30,LP2 ;判循环操作完否?未完继续 SJMP LP1 ;顺序编号029依次操作完毕,从0开始重新循环,TAB:DB 0

12、FFH,7FH,3FH,1FH,0FH,07H,03H,01H,00H;从左向右依次暗灭，每次减少一个,直至全灭; DB 80H,40H,20H,10H,08H,04H,02H,01H ;从左向右依次点亮,每次亮一个 DB 02H,04H,08H,10H,20H,40H,80H ;从右向左依次点亮,每次亮一个 DB 0C0H,0E0H,0F0H,0F8H,0FCH,0FEH ;从左向右依次点亮,每次增加一个,直至全部点亮;,例6-2,电路如图所示，试编制程序输入K1K8状态数据，并存入内RAM 40H。 4014为CMOS 4000系列“并入串出”移位寄存器，P1-P8为并行数据输入端，CLK

13、为移位脉冲输入端，Q8端为串行数据输出端，P/S为预置控制端：P/S=1时，锁存并行输入数据；P/S=0时，可进行串行移位操作。,KIN: MOV SCON,#00H;串行口方式0 CLR ES ;禁止串行中断 SETB P1.0 ;锁存并行输入数据 CLR P1.0 ;允许串行移位操作 SETB REN ;允许并启动接收（TXD发送移位脉冲） JNB RI,$;等待接收完毕 MOV 40H,SBUF ;存入K1K8状态数据 RET ;,方式1 方式1是一帧10位的异步串行通信方式，包括1个起始位，8个数据位和1个停止位。其帧格式： 数据发送 发送时只要将数据写入SBUF，在串行口由硬件自动加

14、入起始位和停止位，构成一个完整的帧格式。然后在移位脉冲的作用下，由TXD端串行输出。一帧数据发送完毕，将SCON中的TI置1。, 数据接收 接收时，在REN=1前提下，当采样到RXD从1向0跳变状态时，就认定为已接收到起始位。随后在移位脉冲的控制下，把接收到的数据位移入SBUF中，直到停止位到来之后把停止位送入RB8中。一帧数据接收完毕，将SCON中的RI置1，表示可以从SBUF取走接收到的一个字符。 波特率 方式1的波特率是可变的，由定时/计数器T1的计数溢出率来决定。 波特率 = 2SMOD（T1溢出率）/ 32 其中SMOD为PCON寄存器中最高位的值，SMOD=1表示波特率倍增。 在实

15、际应用时，通常是先确定波特率，后根据波特率求T1定时初值，因此上式又可写为： T1初值 = 256 2SMOD/ 32 fosc/(12 波特率),例6-3,设甲乙机以串行方式1进行数据传送，fosc=11.0592MHz，波特率为1200b/s。甲机发送的16个数据存在内RAM 40H4FH单元中，乙机接收后存在内RAM 50H为首地址的区域中。 解：串行方式1波特率取决于T1溢出率(设SMOD=0)，计算T1定时初值： T1初值 = 256 (20/32) 11059200/ ( 121200) = 232 = E8H,甲机发送子程序：,TXDA: MOV TMOD,#20H;置T1定时器

16、工作方式2 MOV TL1,#0E8H ;置T1计数初值 MOV TH1,#0E8H ;置T1计数重装值 CLR ET1 ;禁止T1中断 SETB TR1 ;T1启动 MOV SCON,#40H ;置串行方式1,禁止接收 MOV PCON,#00H ;置SMOD=0(SMOD不能位操作) CLR ES ;禁止串行中断 MOV R0,#40H ;置发送数据区首地址 MOV R2,#16 ;置发送数据长度 TRSA: MOV A,R0 ;读一个数据 MOV SBUF,A ;发送 JNB TI,$ ;等待一帧数据发送完毕 CLR TI ;清发送中断标志 INC R0 ;指向下一字节单元 DJNZ R

17、2,TRSA ;判16个数据发完否?未完继续 RET ;,乙机接收子程序：,RXDB:MOV TMOD,#20H;置T1定时器工作方式2 MOV TL1,#0E8H;置T1计数初值 MOV TH1,#0E8H;置T1计数重装值 CLR ET1;禁止T1中断 SETB TR1;T1启动 MOV SCON,#40H;置串行方式1,禁止接收 MOV PCON,#00H;置SMOD=0(SMOD不能位操作) CLR ES;禁止串行中断 MOV R0,#50H;置接收数据区首地址 MOV R2,#16 ;置接收数据长度 SETB REN;启动接收 RDSB:JNB RI,$;等待一帧数据接收完毕 CLR

18、 RI;清接收中断标志 MOV A,SBUF ;读接收数据 MOV R0,A;存接收数据 INC R0;指向下一数据存储单元 DJNZ R2,RDSB;判16个数据接收完否?未完继续 RET ;,方式2 方式2是一帧11位的串行通信方式，即1个起始位，8个数据位，1个可编程位TB8/RB8和1个停止位，其帧格式为： 可编程位TB8/RB8既可作奇偶校验位用，也可作控制位（多机通信）用，其功能由用户确定。 数据发送 发送前应先输入TB8内容，可使用如下指令完成： SETB TB8 CLR TB8 然后再向SBUF写入8位数据，并以此来启动串行发送。一帧数据发送完毕后，CPU自动将TI置1，其过程与方式1相同。, 数据接收 接收过程与方式1基本相同，区别在于方式2把发送/接收到的第9位内容送入TB8/RB8，前8位数据仍送入SBUF。 波特率 方式2的波特率是固定的，且有两种：即fosc/32和fosc/64。 如用公式表示则为： 波特率=2SMOD fosc/64,例6-4,设计一个串行方式2发送子程序（SMOD=1），将片内RAM 50H5FH中的数据串行发送，第9数据位作为奇偶校验位。接到接收方核对正确的回复信号（用FFH表示）后，再发送下一字节数据，否则再重发一遍。 TRS2: MOV SCON,#80H ;置串行方式2,禁止接收 MOV PCO