单片机原理、应用与Proteus仿真 教学课件 ppt 作者 兰建军 第7章 单片机串行口

7.1 串行通信概述 并行通讯: 在同一时刻内，数据的各位并行传送；典型应用，计算机与并行打印机连接。 优点：处理速度快。 缺点：占用传输线多，传输距离短，一般小于30米。 串行通讯： 数据一位一位的依次传送。 优点：传输线少，适合于远距离传送。 缺点：传送速度较慢。,1、同步通信 同步通信通常约定1-2个同步字符来指示数据流的起始，以保证发送端和接收端的初始同步。 数据的传输过程中要求发送和接收双方需要始终保持严格同步一致。,2、异步通信方式 每帧信息由起始位、数据位、奇偶校验为组成。每帧之间由高电平分隔开。当没有数据传输时，通信线为高电平状态。,3、串行通信中的奇偶校验 奇偶校验法是在发送时每帧数据后附加一个奇偶校验位，这个奇偶校验位可以是“1”或“0”，用于保证整个字符数据位（包括校验位在内）为“1”的位数为偶数（称为偶校验）或奇数（称为奇校验），奇校验或偶校验要在数据发送前进行约定。 4、串行通信接口电路 具有通用异步接收器/发送器，能够完成异步通信的硬件通信接口称为UART；能够完成同步通信的硬件电路称为USRT；既能同步又能异步的硬件接口称为USART。,7.2 8051单片机串行口结构 1、串行口通信接口结构,2、串行通信控制寄存器 （1）串行口控制寄存器SCON 地址为98H,SM0 SM1 00：方式1 01：方式2 10：方式3 11：方式4,SM2:多机通信位,REN:允许接收数据控制位,TB8发送数据位8 RB8接收数据位8,TI发送中断标志RI接收中断标志,（2）特殊功能寄存器PCON 地址为87H，不可位寻址 该寄存器用于串行口控制的位只有SMOD，该位称为串行口波特率的倍增位。当SMOD=1时，表示串行口波特率加倍。系统复位时，SMOD0，波特率不加倍。,7.3 串行口的工作方式及波特率设定 1、工作方式,（1） 方式0 移位寄存器输入输出方式，同步发送、接收8位数据，每个机器周期移一位，移位脉冲由TXD提供。,方式0输出的基本指令： MOV SCON ，#00H MOV A，#nnH CLR TI MOV SBUF, A WAIT: JNB TI , WAIT CLR TI,;SM0 = SM1 = 0，选方式0 ;取待输出数据nnH ;清发送中断标志 ;数据写入SBUF ;判断数据是否发送完，TI=1？ ;清发送完标志，准 备发送下一字节,基本帧格式,方式0输入： 当REN = 1，接收中断标志RI = 0，则启动接收，移位脉冲仍从TXD端输出，数据从RXD端输入，当一个字节数据输入完毕时，置1接收中断标志RI。,说明：数据写入SBUF后，单片机会立即自动启动发送 TXD引脚每隔一个机器周期发出一个移位脉冲； SBUF中的数据在移位脉冲下右移一 次送至RXD； 当SBUF中的数据全部移出后，单片机自动将TI置1； 要再次发送数据必须清除TI。,（2）方式1 异步串行通讯。发送或接收一帧数据为10位，其格式是：,发送过程： 启动发送：执行访问SBUF指令即启动发送，同时1装入第9位。 发送一位的时间： 由选定的波特率决定。 发送过程：首先起始位0从TXD脚发出，且第9位写入1，然后每个移位脉冲将SBUF中数据右移一位，从TXD输出，空位由0填充。发送结束后，置位发送中断标志TI，申请中断。,接收过程： REN = 1且RI = 0时，允许接收。 起始位判断 以选定波特率的16倍速率采样RXD端，当连续三次采样中有两次是0时，确认为起始位，此时开始接收数据。 数据接收 每来一个移位脉冲，RXD引脚移入一位数据，一帧数据接收完后，TI置1可申请中断。移位脉冲的频率由选定波特率决定。 数据保留条件（P110） 保留数据条件是：RI=0、SM2=0或者RI=0、停止位为1，符合两组条件其中之一则将数据保留在SBUF中，并置位RI。 若不符合保留数据的条件，则将收到的数据丢弃，重新检测RXD端准备下次接收。,（3） 方式2（波特率固定） 异步发送或接收一帧数据为11位，其格式为： 发送与接收操作同方式1，注意保留数据条件为： RI=0、SM2=0 或者 RI=0、第9位数据为1 （4） 方式3 （波特率可变） 与方式2相同的是异步接收发送一帧数据是11位，但波特率与方式2不同，与方式1相同。 注：所有方式当发送或接收一帧数据置位TI和RI标志后，必须软件清0，以备下一帧数据的发送或接收。,2、SCON中的TB8、RB8 第9位数据的用法举例 在数据通讯中，由于传输距离较远，数据在传输过程中可能发生畸变，从而引起误码，为了保证传输质量，除了硬件措施外，软件可采取检错措施，可用第9位数据进行奇偶检验。 例1： 利用TB8传送奇偶检验位 MOV SCON,#80H ;选串行口方式2，传送11位数据 MOV A, #DATA ;待发送数据送A，该指令影响奇偶标志P MOV C, PSW.0（P）;奇偶标志送C，奇为1、偶为0 MOV TB8, C ;奇偶标志送TB8 ，为发送的第9位数据 MOV SBUF , A ;启动一次发送共11位数据 LOOP: JBC TI ,OK ;TI = 1时，数据发送成功 SJMP LOOP,例2：利用RB8接收奇偶检验位 MOV SCON , #90H ;选方式2，REN =1，允许接收 LOOP：JBC RI ,ROK ;等待接收完毕 SJMP LOOP ROK： MOV A, SBUF ;接收完的数据送入A 同时获取P标志位 JB P，ONE ;奇偶标志为奇跳至RB8判断 JB RB8 , ERR ;接收到的数据为偶，而RB8为1，出错 SJMP OK ;数据接收正确 ONE：JNB RB8 , ERR ;接收到的RB8不为1，出错 OK ： ;接收正确 ERR：. ;接收出错处理，可通知对方重发,3、波特率计算 方式0和方式2的波特率基本固定；方式1和方式3的波特率是可变的，波特率由T1的溢出率决定。 以T1工作在方式2下为例来说明串行口工作在方式1和方式3下的波特率计算方法。,利用8051实现串行通信，要求具有数据接收和发送的功能，帧格式为11位，波特率选定为125波特，设晶振频率为6MHz，编程完成串行口的初始化操作。 分析：数据帧格式为11位，只能选择方式2、或者方式3。 方式2，无论波特率是否加倍，波特率都大于125，只能选择方式3 。根据公式可计算初值N。,N= =6,7.4 多机通信原理 方式2和方式3，接收到一帧数据时，只有符合下列条件之一数据才会被保留，否则将被丢弃： RI = 0 且SM2 = 0 RI = 0且第九位数据为1 1、多机通讯设置 要求SM2=1，要求第9位数据为1。约定地址帧第9位为1，而数据帧第9位为0， 2、基本原理 主机先向各从机发出地址信息，地址信息第9位为1，符合条件，从机均能接收到地址信息，与自己的地址相比较，地址信息与本机地址相同，使SM2=0，准备接收数据信息。,3、数据传送 随后主机向总线发出数据，第9位为0，地址不符合的从机接收后均不符合条件，数据丢弃； 只有地址相符的从机由于SM2 = 0符合条件而保存接收到的数据信息，从而实现了点对点的多机通讯。 4、通信结束 数据通信结束后，主机应当发送一个结束标志，通知从机，从机接收到该命令后，把SM2重新置1，或者从机接收完数据后自动判断，如果确认数据传送结束后，自动把SM2重新置1。恢复初始状态。,本章结束,