9.2 MCS-51的串行口(15).ppt

1、第九章 MCS-51的串行通信9.1 串行通信基础,MCS-51单片机内部有一个通用异步接收发送器 （UARTUniversal Asynchronous Receiver / Transmitter），全双工串行接口，能同时收发数据。 一、数据通信的基本概念 1、数据通信 设备之间进行的数据交换，如CPU与外设之间进行的数 据交换，计算机之间进行的数据交换等，称为数据通信。 2、通信方式 有两种通信方式：并行通信；串行通信。并行通信是多 位数据同时通过多根数据线传送。优点是传送速度快；缺点 是数据有多少位，就需要用多少根传送线。并行通信适用于 近距离通信。串行通信是数据通过一根数据线，一位一

2、位地 传送。优点是只需一对传输线；缺点是传输速度慢。串行通 信适用于远距离通信。,二、数据同步技术（P328） 通信双方要正确地进行数据传输，需要解决何时开始传输，何时结束传输，以及数据传输速率等问题，即解决数据同步问题。实现数据同步，有两种方式：异步通信；同步通信。 1、异步通信(Asynchronous Communication) ：异步通信数据一帧一帧传送。,一个串行帧的开始是一个起始位“0”，然后是58位数据（低位数据在前，高位数据在后），接着是奇偶校验位（此位可省略），最后是停止位“1。 （1）起始位 起始位“0”占用一位，用来通知接收设备，开始接收字符。通信线在不传送字符时，直保

3、持为“1”。接收端不断检测线路状态，当测到一个“0”电平时，就知发来一个新字符，马上进行接收。起始位还被用作同步接收端的时钟，保正接收能正确进行。 （2）数据位 数据位是要传送的数据，可以是5位、6位或更多。数据位是8位时，数据位为D0D7。 （3）奇偶校验位 奇偶校验位只占一位，其数据位为D8。传送数据不进行奇偶校验时，可以省略此位。此位可用于确定该帧的信息类型，“1”表明传送的是地址帧，“0”表明传送的是数据帧。,（4）停止位 停止位表示字符的结束，停止位可以是1位、15位域2位。停止位必须是高电平，接收端接收到停止位后，就知遒此字符传送完毕。 （5）空闲位表示两个字符之间有空闲的情况，空

4、闲位为“1”，线路处于等待状态。 2、同步通信（Synchronous Communication） 在同步通信中，发送端先发送同步字符，紧按着连续传送数据（即数据块），并由时钟来实现发送端与接收端的同步。同步传送时，字符与字符之间没有间隙，仅在数据块开始时用同步字符（SYNC）来指示，其数据格式如图所示。,三、串行通信的制式（数据传送方式） 串行通信有单工通信、半双工通信和全双工通信3种方式。 单工通信：数据只能单方向地从一端向另一端传送。例如， 目前的有线电视节目，只能单方向传送。 半双工通信：数据可以双向传送，但任一时刻只能向一个方向传送。也就是说，半双工通信可以分时双向传送数据。例如，

5、用前的某些对讲机任一时刻只能一方讲，另一方听。 全双工通信：数据可同时向两个方向传送。全双工通信效率最高，适用于计算机之间的通信。 四、串行通信中串行I/O 数据的实现（P333例9.1） 9.2 MCS51 的串行口 一、串行接口的结构 1、发送和接收电路 MCS51通过接收引脚RXD、发送引脚TXD与外部进行数据串行通信。串口的硬件结构如图所示。,串口结构中的核心部件是数据缓冲寄存器SBUF（特殊功能寄存器）。 SBUF由两个寄存器构成，一个为发送SBUF，一个为接收SBUF，使用一个地址99H。 接收寄存器由输人移位寄存器和接收SBUF构成双缓冲寄存器结构，这样当CPU在没有读取前一个接

6、收数据时，串口再接收的下一数据暂存输人移位寄存器中，避免因CPU未能及时读取接收前一接收数据而造成下一个接收数据丢失。 串行发送与接收的速率和移位时钟同步。定时器T1用作串行通信的波特率发生器，T1溢出率经过2分频（SMOD=0）或不分频（SMOD1）后经过16分频后作为移位脉冲，移位脉冲的速率便是波特率。 当串口控制寄存器SCON中的允许接收控制位REN1，就可以接收一帧数据进人输人移位寄存器并转送入接收SBUF中，同时置接收中断标志RI1。通过执行读SBUF指令将数据由SBUF中取出。当向SBUF发出写命令，便向SBUF装载数据并由TXD引脚向外发送。发送结束，TI=1。,2、串行口控制寄

7、存器 SCON和PCON MCS51的串口是可编程接口，对串口的控制实际上是对特殊功能寄存器SCON和PCON的控制。 （1）串行口控制寄存器SCON（98H） SCON用于控制串行口通信方式的选择、接收和发送控制以及串行口的状态指示等。SCON的各位定义如下：,SM0、SM1：串行口工作方式选择位。,SM2：模式2、模式3中的多机通信控制位。在模式2和模式3中，若SM21，允许进行多机通信。当接收到的第9位数据（RB8）是1，这一帧数据为地址帧，RI置位，允许串口中断。第9位数据（RB8）是0，则RI不置位。在模式1中，若SM21，只有接收到一帧数据中的有效停止位“0”，RI才置位，以便接收

8、一帧数据。在模式0中，SM2必须置“0”。 REN：允许接收位。当REN1时，才允许接收数据；REN0则禁止接收数据。 TB8：发送数据位8。模式2、模式3方式时要发送的第9位数据，由指令置1或清0，在多机通信时，这一位数据的为“1”或为“0”用于表示发送或接收的一帧数据是地址帧还是数据帧的标志。 RB8接收数据位8。在模式2、模式3方式时接收到的第9位数据，这个数据位可以是奇偶位，也可以是地址数据标识位。模式1中，若SM2=0，RB8为已接收的停止位。,TI：发送中断标志。在模式0中，当发送完第8位数据时，由硬件置位。在其它模式时，当发送了停止位后，由硬件置位。当TI=1，向CPU申请中断，

9、CPU响应中断后，可在中断服务程序中发送下一帧数据。无论在哪一种模式下，硬件都不能自动对该标志清0，必须靠指令来清除TI。 RI：接收中断标志。在模式0时，接收第8位数据结束后，由硬件置位。在其它模式中，在接收停止位传送的中间时刻，由硬件置位。RI1，向CPU申请中断，要求取走接收寄存器中的数据。在模式1中，当SM21时，没有接收到有效的停止位，不会对RI置位。RI必须靠指令来清除。 串口发送中断标志TI和串口接收中断标志RI共用一个中断源，因此当CPU响应串口中断时，硬件无法识别是发送引起的中断还是接收引起的中断，必须在中服程序中通过指令对TI、RI的测试来判别，并在测试后及时将标志清除，以

10、便能响应新的串口中断。 复位时，SCON的所有位全部清0。,三、串行通信工作方式 （1）方式0：同步移位寄存器输入输出方式，在同步脉冲的控制下，依次从数据的低位到高位进行发送或接收。,（2）模式1：10位通用异步接收和发送方式。发送结束，TI=1。在模式1接收时，数据从引脚RXD输入，串口检测到引脚信号有一个从1到0的跳变（起始位）且REN=1开始接收一帧数据。接收完成，RI1。,（3）模式2和模式3：11位异步通信接收和发送方式。发送时，第9位数据TB8可以通过指令设定为“l”或“0”，也可将奇偶校验位装入TB8，接收时，第9位数据进人SCON的RB8。发送时由指令设定TB8后再将要发送的数

11、据送入SBUF，以启动一次发送。接收时，8位数据送人SBUF，第9位数据送入SCON的RB8位并置RI1。,四、串口波特率的计算 在串行通信中，收、发数据的过程均要在相同的传送速率下进行，这个传送速率就称为波特率。波特率定义为每秒钟传送的二进制代码的位数，单位为bs。 MCS51单片机中，串口的四种工作方式可采用不同的波特率进行通讯，方式0和2的波特率是固定的，而方式1和3的波特率是可变的。因而在不同模式下，波特率的计算公式也不相同。 1、方式0的波特率 方式0时，无论是发送或接收一位数据的移位脉冲是在S6P2时给出。也就是每个机器周期产生一个移位脉冲，在这个脉冲出现时，RXT引脚发送或接收一

12、位数据。波特率固定为振荡频率的112，并且不受PCON中的SMOD位的控制。 2、方式2的波特率,在方式2下的波特率取决于PCON中的SMOD值，当SMODl，波特率为fosc的132，SOMD=0，波特率为fosc的164，即：方式2波特率=fosc 64 3、方式1和方式3的波特率： 方式1和3的时钟脉冲由T1的溢出率决定，因此，模式1和模式3的波特率取决于T1的溢出率和SMOD。即： 当SMOD0：定时器T1采用方式1时，波特率计算公式如下： 方式1和3波特率=（ 32）（T1溢出速率） 由于采用定时器T1的模式0（13位计数方式）和模式1（16位计数方式）作为波特率发生器时，当T1产生溢出后，还需要采用中断服务程序重新装入初值，而定时器中断响应时间和中断服务程序的指令执行会使波特率产生一定的误差，降低通讯的可靠性。因此在实际使用中，常常使用定时器T1的模式2（自动重装初值方式）作为波特率发生器使用。,波特率计算举例：某MCS51单片机系统