第7章89C51的串行口.ppt

1、串口通信技术，89C51串口的基本概念，串口的四种工作模式，多机通信的原理，串口的编程和应用，什么是串口通信？串行通信和并行通信，并行通信：所有位数据同时传输；串行通信：数据按顺序逐位传输。1.串行通信的基本概念、分类：异步通信同步通信异步通信数据通常以字符(或字节)为单位在字符帧中传输。字符帧由发送方逐帧发送，由接收方逐帧接收。发射器和接收器由它们自己的时钟控制。两个时钟源可以是独立的，也可以是不同步的。同步通信同步通信时，有必要建立发送方时钟对接收方时钟的直接控制，以便双方能够实现完全同步。当发送一组数据时，只有12个同步字符被用作双方在开始时获得同步的命令，然后整个数据组被连续发送。与异

2、步通信不同，字符是逐个单独传输的。串行通信系统：单工(a)、半双工(b)和全双工(c)；第二，89C51的串行接口，有一个可编程UART(通用异步收发机)引脚：TXD(P3.1)和RXD(P3.0)可以同时发送和接收数据。有四种工作模式，帧格式为8、10和11位。波特率：波特率可以设置：每秒传输的位数，也称为位数，单位为位/秒。MCS-51有两个独立的接收和发送缓冲器SBUF(属于特殊功能寄存器)，一个用于发送，另一个用于接收。发送缓冲区只能写入，不能读取；接收缓冲器只能读而不能写，它们共享一个字节地址(99H)。发送时，中央处理器通过写发送缓冲区的指令将数据(字符)写入串口的发送缓冲区，然后

3、从TXD终端一点一点地发送出去。接收终端RXD也可以一点一点地接收数据，直到它在接收到一个完整的字符数据后通知中央处理器，然后用一条指令把接收缓冲区的内容读入累加器。可以看出，在整个串行发送和接收过程中，中央处理器的运行时间非常短，所以中央处理器也可以从事其他操作(指以中断方式工作)，从而大大提高了中央处理器的效率。89C51串行接口寄存器、SBUF串行端口数据缓冲器SBUF是两个物理上独立的接收和发送缓冲器，可以同时发送和接收数据。两个缓冲器只使用一个字节地址99H，通过指令读写SBUF可以区分是操作接收缓冲器还是发送缓冲器。通过中央处理器写入SBUF意味着修改发送缓冲区；读取SBUF就是读

4、取接收缓冲区。串口也有两条独立的发送和接收信号线RxD(P3.0)和TxD(P3.1)，因此可以同时发送和接收数据，实现全双工。SCON串行端口控制寄存器PCON电源和波特率选择寄存器，(1)控制寄存器SCON，串行接收允许位，接收数据的第9位，发送数据的第9位，传输中断标志，字节地址98H，位可寻址，位地址98H 9PHH，(1)SM0和SM1串行端口的选择位，用于四种工作模式，可以解释0 0 0 0同步移位寄存器模式(用于扩展I/O端口)具有0.118位异步收发器，可变波特率(由定时器控制)1.029位可变波特率(由定时器控制)、(2)SM2多机通信控制位因为多机通信在模式2和模式3下进行

5、，所以SM2主要用于模式2和模式3。当串行端口在模式2和模式3下接收数据时，SM2=1，那么只有当接收到的第9位数据(RB8)为1时，前8位数据才被发送到SBUF，并且RI被设置为产生中断请求；否则，接收的前8位数据将被丢弃。如果SM2=0，无论第9位数据是0还是1，前8位数据都将载入SBUF，并产生一个中断请求。在模式0下，SM2必须为0。在模式1中，如果SM2=1，ri将仅在接收到有效停止位时激活。ren:当接收控制位REN=0时，串行端口接收被禁止。当REN=1时，允许串行端口接收。注：该位由软件设置或复位。TB8:当传输数据位处于模式2或模式3时，TB8是传输数据的第9位，由软件根据传

6、输数据的需要进行设置或复位。它可以用作奇偶校验位(单机通信)。它可以用作多机通信中发送地址帧或数据帧的标志位。当与多台机器通信时，一般认为发送地址帧时应设置TB8=1。发送数据帧时，将TB8设置为0。在模式0和模式1下，该位未使用。RB8:当接收的数据位处于模式2和模式3时，存储接收数据的第9位。可能是约定的奇偶校验位。它可以是约定的地址/数据标志位，可以根据RB8的设置对接收到的数据做出一些判断。在多机通信中，如果RB8=1，则接收的数据是一个地址帧；RB8=0，表示接收的数据是一个数据帧。在模式1中，如果SM2=0，RB8用于存储接收到的停止位模式；在模式0下，该位未使用。传输中断标志位用

7、于指示一帧数据是否已经传输。在模式0中，当传输电路完成传输第8位数据时，由硬件设置t1。换句话说，当发送电路开始发送停止位时，TI被置位，这意味着TI必须在发送前由软件复位，在发送一帧后由硬件置位。因此，中央处理器可以通过查询ti状态来找出一帧信息是否已被完全发送。接收中断标志位用于指示是否接收到一帧信息。在模式0中，当接收电路接收到第8位数据时，由硬件设置RI。换句话说，当接收电路接收到停止位的中间位置时，设置RI，并且中央处理器还可以查询RI以决定中央处理器是否需要从“SBUF”中提取接收到的字符或数据。国际康复会也由软件重置。注意：在串行通信中，帧发送后，SCON的内容必须由软件设置。当

8、SCON的内容被指令改变时，改变的内容在下一个指令的第一个周期的S1P1状态期间被锁存到SCON寄存器中并变得有效。如果此时串行传输已经开始，TB8仍将发送原始值而不是新值。在串行通信中，传输一帧后，设置传输中断标志，并从中央处理器请求中断。当接收到帧时，设置接收中断标志，并从中央处理器请求中断。如果中央处理器允许中断，进入中断服务程序。事先，CPU无法区分RI请求中断和TI请求中断，只有进入中断服务程序后，才能通过查询来区分，然后进入相应的中断处理。串行通信只使用该位，当它为1时，波特率为2；为0时为常数。(2)电源和波特率选择寄存器PCON、87H、=1，进入待机模式、=1，进入掉电模式、

9、通用标志位和3。串行端口操作模式。模式选择由SCON串口控制寄存器中的SM1和SM0实现。SM0 SM1模式的功能表示0 0 0同步移位寄存器模式(用于扩展I/O端口)是0.118位可变波特率异步收发器(由定时器控制)，1.029位可变波特率异步收发器(由fosc/64控制)或fosc/32113位可变波特率异步收发器(由定时器控制)，模式0。在模式0下，串行端口用作固定波特率的同步移位寄存器，因为串行数据从RXD(P3.0)输入或输出，同步移位脉冲从TXD(P3.1)发送。这种方法通常用于扩展输入/输出端口。一帧有8位，没有起始位和终止位。首先发送或接收最低位。模式0用于扩展输入/输出端口7

10、4LS164的输出：串行输入、并行输出移位寄存器和传输。当中央处理器执行指令将数据写入传输缓冲器时，产生一个正脉冲。串行端口以固定波特率fosc/12从RXD引脚串行输出8位SBUF数据。低位优先，TXD引脚输出同步移位脉冲。传输后，8位数据设置为“1”，接收，REN=1，接收数据，REN=0，禁止接收。在满足REN=1和RI=0的条件下，串行端口以模式0输入。RXD是数据输入端，TXD是移位脉冲信号输出端。接收器还以fosc/12的固定波特率对RXD引脚的数据信息进行采样，并在接收8位数据时设置“1”ri。表示已收到一帧数据。注：(1)当模式0工作时，SCON寄存器中的SM2位必须设置为“0

11、”。(2)在模式0发送或接收数据后，由硬件设置优先级或优先级，在响应中断后，中央处理器应通过软件清除优先级或优先级标志。例如：根据下图编写程序，当开关k闭合时，收集8位开关值，根据开关的不同状态进行不同的处理。模式0输入示例，74LS165:并行输入，串行输出移位寄存器，程序如下：start 3360jbp1.0，$；开关k未闭合，等待CLR P1.1数据的平行放置，SETB 1.1；允许MOVSCON连续换班，10H串口模式0，开始接收回路：JNB回路；RI=0，等待CLR RI MOV A，SBUF输入数据处理不同的任务SJMP开始根据一个；为下次招待会做准备。模式1、10位帧格式、SM0

12、和SM1为01，串行端口是一个波特率可调的8位通用异步通信接口。每帧10位：8个数据位，1个起始位(0)和1个停止位(1)。RXD:接收数据终端。TXD:发送数据终端。波特率：用T1作为波特率发生器，b=(2s mod/32)T1的溢出率。波特率要注意两点：(1)当时钟振荡频率为12兆赫兹或6兆赫兹时，表中的初始值X与相应的波特率之间有一定的误差。例如，FDH的相应理论值是10416波特(时钟6兆赫)。与9600波特相比，相差816波特，通过调整时钟振荡频率fosc可以消除误差。例如，采用的时钟振荡频率为11.0592兆赫兹。(2)如果串行通信选择低波特率，例如波特率选择为55，定时器T1可以

13、设置为在模式1下计时。然而，在这种情况下，当T1溢出时，有必要在中断服务程序中重新加载初始值。中断响应时间和指令执行时间会导致波特率出现一定的误差，可以通过改变初始值进行调整。在模式1中，中央处理器执行一条指令，将数据写入发送缓冲区SBUF，并启动发送器发送数据：发送数据后，它将中断标志ti设置为1。在模式1下接收，REN=1，接收数据，REN=0，禁止接收。接收的数据进入SBUF，停止位进入RB8。当接收到一帧数据时，必须同时满足两个条件，这样接收才会真正有效。RI=0，即当接收到前一帧数据时，RI=1发送的中断请求已被响应，SBUF中的数据已被取走，表明“接收SBUF”为空。SM2=0或接

14、收停止位=1，频率为RX时钟的16倍，接收值连续采样3次，两次取相同值，以保证接收数据位的精度。消除干扰，接收与波特率频率相同的移位时钟。示例 ASCII码数据由内部随机存取存储器单元20H3FH取出，并在将奇偶校验位添加到最高位后通过串行端口输出。采用8位异步通信，波特率为1200位/秒，fosc=11.059MHz兆赫兹。解决方法：根据问题的含义，串口应设置为模式1；采用定时器T1，工作在模式2，以预设值(TH1)=0E8H作为波特率发生器。主程序，串口发送子程序，设置波特率。串口有两种波特率，即固定波特率和可变波特率。当使用可变波特率时，应首先计算T1的初始计数值，并初始化相应的定时器。

15、如果使用固定波特率(模式0，模式2)，可以省略该步骤。填写控制字。即设置SCON寄存器的工作模式。如果是接收程序或双工通信模式，必须设置REN=1(允许接收)，并清除ti和RI。串口通信软件编程，采用查询和中断两种方式。t1和RI是数据帧是否被发送或收集的标志，可用于中央处理器查询；如果允许，你也可以向中央处理器申请中断。这两种模式的编程方法如下：查询型发送器：发送一个数据查询TI发送下一个数据(先发送后检查)。查询接收程序：查询RI读取一个数据，查询RI读取下一个数据(先检查后接收)。中断发送器：在中断服务程序中发送一个数据并等待中断发送下一个数据。中断接收器：等待中断接收中断服务程序中的数

16、据。在这两种情况下，发送和接收数据后，请注意清除TI或RI。在示例7-4中，使用模式1中两台计算机之间的串行通信。接收器和发送器都使用波特率为2400位/秒的6兆赫晶体振荡器。每帧有10位信息，第0位为起始位，第18位为数据位，最后一位为停止位。发送方通过串行端口向接收方发送数据块，其中单元78H和77H的内容作为第一地址，单元76H和75H的内容减去1作为最后地址。发送方要发送的数据块的地址是2000H201FH。发送时，先发送地址帧，然后发送数据帧。接收时，接收器使用标志位来区分地址或数据是否被接收，然后将它们存储在指定的单元中。发送方可以通过查询或中断发送数据，接收方可以通过中断或查询接

17、收数据。(1)第一台计算机发送程序中断方式的发送程序如下：org 0000h ljmp main org 0023h ljmp com _ int org 1000h main : movsp，# 53h设置堆栈指针MOV 78H，# 20H设置要发送的数据块的第一个和最后一个地址mov77h，# 00hmov76h，# 20hmov75h，# 20h。在此调用发送子程序here:sjmp，trans:movtmod，# 20h。设置定时器工作模式movt1，# 0f4h设置初始计数器值MOV TL1，#0F4H MOV PCON，# 80H波特率加倍setbt1定时器工作MOV SCON，# 40H设置串口工作模式movoie，# 00h先关闭中断，通过查询发送地址帧CLR F0 MOV SBUF，78H发送第一个地址的高8位，wait1:jnbti，wait1chrti mov sbuf，77h发送第一个地址的低8位，wait2:jnbti，wait2chrti mov sbuf，76