单片微机原理 第四章 43定时、中断、串行

1、4.3 串行口及其通信方式,基本通信方式,计算机与外界的信息交换称为通信。 串行通信是CPU与外界交换信息的一种基本通信方式。 常用通信方式有两种： 并行通信所传送数据的各位同时发送或接受； 串行通信所传送数据的各位按顺序一位一位地发送或接受 并行通信方式的特点： 传送速度快，但传输线多，价格较贵，适合近距离传输。 串行通信方式的特点： 传送速度较慢，需传输线少，适合远距离传输。,几个概念,传送编码：用二进制数对传送字符编码。 常用的编码有：ASCII码和扩展BCD码（同步通信） 串行通信分同步和异步两种方式 异步方式：在异步通信中数据或字符是分为一帧一帧地传送，在帧格式中先用一个起始位“0”表示字符的开始，然后是58位数据，规定低位在前，高位在后，接下来是奇偶校验位（可省略），最后一位停止为“1”表示字符结束，构成一帧。,同步方式:在同步通信中，在数据或字符开始处就用一同步字符来指示（常约定12个），由时钟来实现发送端和接收端同步，一旦检测到与规定的同步字符符合，下面就连续按顺序传送数据。,同步方式:在同步通信中，在数据或字符开始处就用一同步字符来指示（常约定12个），由时钟来实现发

2、送端和接收端同步，一旦检测到与规定的同步字符符合，下面就连续按顺序传送数据。,SYS字符1,SYS字符2,连续传送的数据,波特率（Baud rate）: 是异步通信中对数据传送速率的规定。即每秒钟传送多少位二进制数。如果数据传送的速率为每秒钟传送240个字符，每个字符由1个起始位8个数据位，一个停止位组成，传送波特率为： 10 x 240 =2400 b/s =2400 波特率 异步通信的传送速度一般在509600波特率之间。 通信方向： 在串行通信中，如果通信接口只能发送或接受， 这种单向传送的方法称单工传送。通常数据需在两机之间双向传送，这种方式称双工传送。在双工传送方式中，如果接收和发送不能同时进行，只能分时接收和发送，这种方式称半双工传送；如果接收和发送可以同时进行，则称全双工传送。,4.3.1 串行口结构,8051的串行口是一个可编程的全双工串行通信接口，通过编程控制，该口可以同时进行发送和接收。 串行通信数据帧的格式有8位、10位、11位，并能设置各种波特率，使用方便灵活。8051串行口结构框图如图45所示。,串行口结构,一、数据缓冲寄存器SBUF 数据缓冲寄存器共两个，一

3、个对应发送，一个对应接收。当CPU向SBUF写入时，数据进入发送寄存器，同时启动串行发送;CPU读SBUF时，实际是读接收寄存器数据。 注意：两个SBUF用同一个地址99H。 二、串行控制寄存器SCON SCON控制串行通信方式的选择、接收、发送及保存串行口的状态。其格式如图所示： 8051单片微机通过对SCON的设置、检测与读、取来管理串行口的通信。 三、专用寄存器PCON PCON的最高位SMOD是串行口波特率倍增位。当SMOD=1时，波特率加倍，复位时，SMOD=0。,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 接收中断标志位 发送中断标志位 接收数据/地址标志位 RB8=0 接收的是数据， RB8=1 接收的是地址 发送数据/地址标志位 RB8=0 发送的是数据， RB8=1 发送的是地址 串行接收允许位 REN=0 允许接收，REN=1 禁止接收 功能控制 方式选择控制 8051单片微机正是通过对SCON的设置、检测与读、取来管理串行口的通信。,三、输入移位寄存器 输入移位寄存器的作用是在接收到外部数据后，先进入输入移位寄存器，再送入接收缓冲寄存器SBUF。这样起到了双缓

4、冲作用，防止第1帧数据没取走，第2帧数据又输入，造成数据重迭的错误,4.3.2 串行口工作方式,SCON中最高两位SM0、SM1是方式选择控制位。两位组合出四种状态：00、0l、10、 11，正好对应串行口的方式0、方式1、方式2、方式3四种工作方式。,方式0 : 串行口为同步移位寄存器方式，波特率固定为fosc/12。该方式主要用于IO口扩展，串行数据由RXD(P3.0)端输入或输出，同步移位脉冲由TXD(P3.1)端送出。 发送时，8位数据以fosc/12的波特率从RXD端输出(低位在前)，发送完置中断标志TI为“l”。 接收时，当RENl时，RXD以fosc/12的波特率接收数据(低位在前)，接收完8位数据，置RI为“1”。,方式1 串行口为10位异步通信口。一帧信息10位(包括起始标志“O”和停止标志位“l”及8位数据)。 2SMOD 波特率 T1溢出率 32 发送时，只要数据写入发送缓冲器SBUF，就启动发送器，数据则从TXD端输出。发送完一帧数据把TI置“1”申请中断 。 接收时RENl，数据从RXD端输入。当采样到起始位为“0”，开始接收一帧数据，采到停止位为“l”此 时

5、RI0(或SM2=0)，则把RI置“1”。 注意：方式1，发送前先清TI，接收前先清RI和SM2。,方式2 串行口为11位异步通信口。一帧信息由11位组成。除了起始位0、停止位l和8位数据还有一位可编程位(第9位)，存放数据地址标志。 发送时，写SBUF地址，把8位数据装入SBUF，同时把数据/地址标志TB8状态送入第9位，从TXD端送出一帧数据，置TI为“l”。 接收时，RKNl允许接收，RB8接收的是TB8状态。RB8=0表示接收的是数据，RB8l表示接收的 是地址。 在多机通信中能否接收还受SM2控制， 2SMOD 方式2 波特率 fOSC 64,方式3 : 2SMOD 方式3波特率为 T1溢出率 32 除此之外，方式3与方式2通信方式完全相同。 说明: 表中用到的SMOD是专用寄存器PCON的最高位(其它位无用)，SMOD是串行口波特率倍增位。 SMOD=1时波特率加倍,4.3.3 串行口通信举例,串行口通信，要进行波特率设置、通信双方的约定以及接收、发送程序设计。 一、波特率设置 在串行通信中，接收和发送双方的波特率必须一致。因此，首先要约定通信波特率，根据需要设置合理的发送

6、、接收速率。 波特率和串行口工作方式有关。 方式0：波特率固定为时钟频率fosc的十二分之一，且不受SMOD影响。 若fosc12MHz，波特率为fosc/12即1Mbs。,方式2： 波特率与SMOD值有关 其关系式为： 2SMOD 波特率 fosc 64 若fosc12MHz，SMOD0 波特率1875kbs SMODl 波特率375kbs,方式l和方式3： 波特率可变 8051单片机在串行口方式1和方式3两种方式工作时，常用定时器T1为波特率发生器。T1的溢出率和SMOD共同决定波特率，其关系式如下： 2SMOD 波特率 -T1溢出率 32 T1的溢出率取决于T1的工作方式和初值。 T1常设置为定时方式(C/T0)，方式2(自动装初值)，即TL1作8位计数器、TH1存放备用初值。,设定时器初值为X则 计数速率 fosc/12 fosc 溢出率 (代入上式) 256-X 256-X 12(256-X) 2SMOD fosc 波特率= 32 12(256-X) 从表达式可见，这种方式波特率随fosc、SOMD及初值x而变化，都会引起波特率的改变。 为方便，波特率可查表。 注意：若CT1

7、，T1为计数方式，这时的计数速率取决于外部输入脉冲频率。 在串行通信设置中，经常根据已知波特率和时钟频率，计算定时器T1的初值。,表 常用的波特率及计算器初值,例 若805l单片机时钟频率11.059MHz，需要波特率2400bs，试计算T1初值。 解：设T1为工作方式2，选SMOD0 根据 2SMOD fosc 波特率= 32 12(256-X) fosc2SMOD x256 - 384波特率 把fosc、SMOD、波特率代入式中则： 11.05910620 x256 - 244DF4H 3842400 只要把F4H装入TH1和TTL1，则T1发出的波特率为2400b/s。,二、串行口双机通信,设两个8051系统直接通信，甲机发送，乙机接收，如图46所示。 图46 双机通信示意图,RXD 8051 (甲机) TXD GND,TXD 8051 RXD (乙机) GND,1通信任务及约定,任务：甲机将外部数据存储器4000H40FFH单元的内容向乙机发送，在发送数据之前先将数据块长度发送给乙机，发送完256B，向乙机发送一个累加校验和。 乙机接收甲机发送的数据并存入乙机以4000H为首地

8、址的外部数据存储器中。首先接收数据长度，然后接受数据，接受完256B，最后接受累加和校验码之后，进行一次累加和校验，数据全部接收完毕且校验码比较时向甲机送出状态字，表示传送状态。 双机通信必有许多约定，以保持两者数据传送正常。设约定如下： 波特率约定为2400即T1方式2，常数为F4H，SMOD=0。 行口初始化为方式1，允许接收方式。 工作寄存器设置R5为累加和寄存器，R4为页内计数器，R6为数据块长度寄存器。,2. 双机通信程序,发送程序 TRT：MOV TMOD，#20H MOV TH1，#0F4H ;T1初始化 MOV TL1，#0F4H SETB TR1 MOV SCON，#50H ；串行口初始化方式1，允许接收 MOV PCON，#00H ；置SMOD0 RPT：MOV DPTR，#4000H ；送数据块首地址 MOV R6，#00H ；数据块长度初值R6 MOV R5，#00H ；累加和寄存器清“0” MOV SBUF，R6 ；发送长度 L1： JBC T1，L2 ；等待发送，TI1发送结束 AJMP L1,L2： MOVX A，DPTR ；读数据块中数据 MOV SBUF，A ；发送数据 ADD A，R5 ；累加 MOV R5，A ；累加和送R5 INC DPTR ；地址加1 L4： JBC T1，L3 ；等待发送 AJMP L4 L3： DJNZ R6，L2 ；判断256个数是否发送完 MOV SBUF，R6 ；若R60，256个数发送完，发校验码 MOV R5，#00H L6： JBC TI，L5 ；等待发送校验码结束 AJMP L6 L5： JBC RI，L7 ；等待接收乙机发来的结束标志码 AJMP L5 L7： MOV A,SBUF JZ L8 ；标志码为00H，接收正确 AJMP RPT ；发送有错，重发 L8： RET,乙机接收程序 RSU： MOV TMOD，#20H MOV TH1，#0F4H MOV TL1，#0F4H SETB TR1 MOV SCON，#50H MOV PCON，#00H RPT： MOV DPTR，#4000H L0： JBC RI，L1 AJMP L0 L1： MOV A，SBUF ；接收发送长度 MOV

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