MCS518串行接口

1、80C51单片机的串行口* 计算机串行通信基础计算机串行通信基础* 80C5180C51单片机的串行口单片机的串行口* 80C5180C51单片机的串行口应用单片机的串行口应用计算机串行通信基础* 并行通信并行通信* 串行通信串行通信并行通信并行通信* 并行通信是在多根数据线上以数据字节或字为并行通信是在多根数据线上以数据字节或字为单位传输数据。单位传输数据。 * 并行通信适用于近距离数据传输。一次同时传并行通信适用于近距离数据传输。一次同时传送多位数据，传送速度快。送多位数据，传送速度快。* 并行通信的信息不要求固定的格式，这与串行并行通信的信息不要求固定的格式，这与串行通信的信息有固定格式

2、的要求不同。通信的信息有固定格式的要求不同。串行通信串行通信* 数据一位一位地依次传输，每一位数据数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。只要少数几占据一个固定的时间长度。只要少数几条线就可以在系统间交换信息，特别适条线就可以在系统间交换信息，特别适用于计算机与计算机、计算机与外部设用于计算机与计算机、计算机与外部设备之间的远距离通信，但串行通信的速备之间的远距离通信，但串行通信的速度比较慢。度比较慢。串行通信的基本概念* 异步通信异步通信* 同步通信同步通信异步通信收、发设备时钟独立，以字符收、发设备时钟独立，以字符( (帧帧) )为单位传输为单位传输 异步通信帧格式 起始

3、位（位）；起始位（位）；v 数据位（位）；数据位（位）；v 奇偶校验位（位，可无校验位）；奇偶校验位（位，可无校验位）；v 停止位（位）。停止位（位）。 同步通信* 发、收时钟直接连接，效率高发、收时钟直接连接，效率高串行通信的传输方向* 全双工全双工* 半双工半双工* 单工单工全双工* 当数据的发送和接收分流，分别由两根不同的传输线当数据的发送和接收分流，分别由两根不同的传输线传送，通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作，传送，通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作，这样的传送方式就是全双工（这样的传送方式就是全双工（Full DuplexFull Duplex）制。部中）制。部中断断0

4、 0（INT0INT0）半双工* 使用同一根传输线既作接收又作发送，虽然数使用同一根传输线既作接收又作发送，虽然数据可以在两个方向上传送，但通信双方不能同据可以在两个方向上传送，但通信双方不能同时收发数据，这样的传送方式就是半双工时收发数据，这样的传送方式就是半双工（Half DuplexHalf Duplex）制。）制。单工* 使用一根传输线作为接收或发送，数据只能在使用一根传输线作为接收或发送，数据只能在一个方向上传送。一个方向上传送。串行通信的错误校验* 奇偶校验奇偶校验* 发送字符时，数据位尾随发送字符时，数据位尾随1 1位奇偶校验位奇偶校验位（位（1 1或或0 0）。奇校验时，数据中

5、）。奇校验时，数据中“1”1”的个数与校验位的个数与校验位“1”1”的个数之和应为的个数之和应为奇数；偶校验时，数据中奇数；偶校验时，数据中“1”1”的个数的个数与校验位与校验位“1”1”的个数之和应为偶数。的个数之和应为偶数。* 接收字符时，对接收字符时，对“1”1”的个数进行校验，的个数进行校验，若发现不一致，则说明传输数据过程若发现不一致，则说明传输数据过程中出现了差错。中出现了差错。串行通信的错误校验* 代码和校验代码和校验* 发送方将所发数据块求和（或各字节发送方将所发数据块求和（或各字节异或），产生的校验和字节附加到数异或），产生的校验和字节附加到数据块的末尾。据块的末尾。* 接收

6、方在接收数据时要对数据块（除接收方在接收数据时要对数据块（除校验字节外）求和（或各字节异或），校验字节外）求和（或各字节异或），将所得的结果与收到的将所得的结果与收到的“校验和校验和”进进行比较，相符则无差错，否则就认为行比较，相符则无差错，否则就认为传送过程出现了差错。传送过程出现了差错。传输速率与传输距离* 并行通信中，传输速度以每秒传输的字节并行通信中，传输速度以每秒传输的字节（B/sB/s）表示）表示 ; ;在串行通信中，传输速率用波在串行通信中，传输速率用波特率来表示特率来表示* 波特率指单位时间内传送二进制数据的位数，波特率指单位时间内传送二进制数据的位数，单位为位单位为位/ /秒

7、（秒（b/sb/s）* 每秒钟所传输的字符数（字符速率）和波特率每秒钟所传输的字符数（字符速率）和波特率是两个概念是两个概念* 传输距离随波特率的增加而减小传输距离随波特率的增加而减小串行通信接口标准-RS-232C RS-232CRS-232C定义的是定义的是DTEDTE与与DCEDCE间的接口标准间的接口标准阳头通常用于计算机侧，阴头用于连接阳头通常用于计算机侧，阴头用于连接线侧线侧 RS-232C电气特性* RS-232CRS-232C采用负逻辑电平，规定（采用负逻辑电平，规定（-3-3-25V-25V）为逻辑为逻辑“1”1”，（，（+3+3+25V+25V）为逻辑）为逻辑“0”0”。-

8、 -3V3V+3V+3V是未定义的过渡区是未定义的过渡区RS-232C远、近程通信RS-232C存在的问题* 传输距离短、速率低，通常不超过传输距离短、速率低，通常不超过1515米，米，速率速率20Kbps20Kbps* 有电平偏移，有电平偏移，RS-232RS-232收发共地，地电流收发共地，地电流会使电平偏移出现逻辑错误。会使电平偏移出现逻辑错误。 * 抗干扰能力差，抗干扰能力差，RS-232RS-232常用单端输入，常用单端输入，易混入干扰。易混入干扰。RS485标准* 两线差分传输两线差分传输* 传输距离远传输距离远* 抗干扰能力强抗干扰能力强, ,可用于工业场合可用于工业场合80C5

9、1单片机的串行口* 80C5180C51串行口的结构串行口的结构* 80C5180C51串行口的寄存器串行口的寄存器* 80C5180C51串行口的工作方式串行口的工作方式80C51串行口的结构* 全双工串口全双工串口80C51串行口的寄存器* 串行数据缓冲寄存器串行数据缓冲寄存器SBUFSBUF* 串行控制串行控制/ /状态寄存器状态寄存器SCONSCON* 电源控制寄存器（电源控制寄存器（PCONPCON）串行数据缓冲寄存器SBUF* SBUFSBUF是可直接寻址的特殊功能寄存器。在物理是可直接寻址的特殊功能寄存器。在物理上，它对应着两个寄存器，即接收寄存器和发上，它对应着两个寄存器，即接

10、收寄存器和发送寄存器，它们公用一个缓冲器名称和地址送寄存器，它们公用一个缓冲器名称和地址* CPUCPU写写SBUFSBUF，就是将预发送的数据写入发送寄就是将预发送的数据写入发送寄存器；读存器；读SBUFSBUF，就是读接收寄存器就是读接收寄存器串行控制/状态寄存器SCON* SM0SM0、SM1SM1：串行工作方式选择位，选择串行工作方式选择位，选择4 4种工作方式之种工作方式之一一* SM2SM2：方式方式2 2、3 3中多机通信允许位；方式中多机通信允许位；方式0 0、1 1时，时， 设设SM2=0SM2=0* RENREN：允许接收位允许接收位* TB8/ RB8 TB8/ RB8

11、：发送发送/ /接收数据位接收数据位8 8，方式，方式2 2、3 3中发送出去中发送出去/ /接收到的第接收到的第9 9位数据，软件置位数据，软件置/ /复位复位* TI/RITI/RI：发送发送/ /接收中断标志，方式接收中断标志，方式0 0时，发送时，发送/ /接收完接收完第第8 8位数据时，由硬件置位；其他方式时，在开始发送位数据时，由硬件置位；其他方式时，在开始发送停止位停止位/ /接收停止位的中间时由硬件置位，必须由软件接收停止位的中间时由硬件置位，必须由软件复位复位串行控制/状态寄存器SCONSM0 SM1 模式功 能波特率 0 00同步移位寄存器模式Fosc/12 0 111+8

12、+1位异步通信UART可变 1 021+9+1位异步通信UARTFosc/64或/32 1 131+9+1位异步通信UART可变电源控制寄存器（PCON）* PCONPCON不可位寻址，字节地址为不可位寻址，字节地址为87H87H。它主要是。它主要是为为CHMOSCHMOS型单片机型单片机80C5180C51的电源控制而设置的专的电源控制而设置的专用寄存器用寄存器* 串行通信有关的只有串行通信有关的只有D7D7位（位（SMODSMOD），该位为波），该位为波特率倍增位，当特率倍增位，当SMOD=1SMOD=1时，串行口波特率增加时，串行口波特率增加一倍，当一倍，当SMOD=0SMOD=0时，串

13、行口波特率为设定值。时，串行口波特率为设定值。当系统复位时，当系统复位时，SMOD=0SMOD=0串行端口工作方式* 方式方式0 0：串行数据从：串行数据从RXDRXD输入或输出；输入或输出；TXDTXD输出输出移位时钟脉冲，发送移位时钟脉冲，发送/ /接收接收8 8个数据位个数据位( (低位在低位在前前) )，波特率固定为振荡器频率的，波特率固定为振荡器频率的1/121/12* 方式方式1 1：通过：通过TXDTXD发送或通过发送或通过RXDRXD接收接收1010个数据个数据位，波特率是可变位，波特率是可变* 方式方式2 2： 通过通过TXDTXD发送或通过发送或通过RXDRXD接收接收11

14、11个数据个数据位，波特率可编程为振荡器频率的位，波特率可编程为振荡器频率的1/321/32或或1/641/64* 方式方式3 3： 除波特率是可变外，其余完全与方式除波特率是可变外，其余完全与方式2 2相同相同工作方式0* 方式方式0 0是一种移位寄存器工作方式，也称是一种移位寄存器工作方式，也称为同步工作方式。在这种工作方式中，为同步工作方式。在这种工作方式中，RXDRXD引脚作为串行数据发送引脚作为串行数据发送/ /接受端，接受端，TXDTXD引脚作为同步脉冲引脚作为同步脉冲(8(8个移位脉冲串个移位脉冲串) )输出输出端。波特率固定为振荡器频率的端。波特率固定为振荡器频率的1/12 1

15、/12 / /计数器操作时钟（脉冲）计数器操作时钟（脉冲）工作方式0-输出工作方式0-输入工作方式0中断* 发送完发送完8 8位数据后，发送中断标志位数据后，发送中断标志TITI硬件硬件置位，须由软件复位置位，须由软件复位* 接收到接收到8 8位数据，并将数据移位到接收寄位数据，并将数据移位到接收寄存器后，接收中断标志存器后，接收中断标志RIRI硬件置位，须硬件置位，须由软件复位由软件复位工作方式1* 方式方式1 1是一种标准的异步通信方式，每帧包是一种标准的异步通信方式，每帧包括括1010位数据信息：位数据信息： 1 1位起始位位起始位(0)(0)，8 8位数据位数据位位( (低位在先低位在

16、先) )，1 1位停止位位停止位(1)(1)。在这种方式。在这种方式中，中，TXDTXD引脚为数据发送端，引脚为数据发送端，RXDRXD引脚为数据引脚为数据接受端，波特率可变接受端，波特率可变工作方式1工作方式1中断* 发送完发送完1010位数据后，发送中断标志位数据后，发送中断标志TITI硬硬件置位，须由软件复位件置位，须由软件复位* 接收到停止位后，接收中断标志接收到停止位后，接收中断标志TITI硬件硬件置位，须由软件复位置位，须由软件复位工作方式2* 波特率可编程为振荡器频率的波特率可编程为振荡器频率的1/321/32或或1/641/64。在。在数据发送时，串行口控制寄存器中的数据发送时

17、，串行口控制寄存器中的TB8TB8作为作为第第9 9位数据同时发送。位数据同时发送。工作方式2* SM2=1SM2=1时，此时进行数据传送时不允许进时，此时进行数据传送时不允许进行奇行奇/ /偶校验，第偶校验，第9 9位数据可作为数据位数据可作为数据/ /地地址标志位址标志位* SM2=0SM2=0时，第时，第9 9位数据可作为奇位数据可作为奇/ /偶校验位偶校验位工作方式2工作方式2中断* 发送完发送完1111位数据后，发送中断标志位数据后，发送中断标志TITI硬件置位，硬件置位，须由软件复位须由软件复位* 如果如果SM2=1;SM2=1; RB8RB8 =1=1，接收到停止位后，则接，接收

18、到停止位后，则接收中断标志收中断标志TITI硬件置位，须由软件复位硬件置位，须由软件复位* 如果如果SM2=0SM2=0，接收到停止位后，则接收中断标，接收到停止位后，则接收中断标志志TITI硬件置位，须由软件复位硬件置位，须由软件复位工作方式3* 方式方式3 3的数据传送方式与方式的数据传送方式与方式2 2相同，波相同，波特率可变，由定时器特率可变，由定时器1 1的溢出速率决定的溢出速率决定多机通信原理* 主机发送的数据可以传送到各个从机，从机发送的数主机发送的数据可以传送到各个从机，从机发送的数据只能为主机接收，从机之间不能直接通讯据只能为主机接收，从机之间不能直接通讯* 主机和从机的设置

19、为模式主机和从机的设置为模式2 2或或3 3，主机的，主机的SM2=0SM2=0；从机的；从机的SM2=1SM2=1* 主机发送地址码来寻找从机（地址码特征是第主机发送地址码来寻找从机（地址码特征是第9 9位数据位数据为为“1” 1” ），所有从机都接收主机发出的地址码（因），所有从机都接收主机发出的地址码（因为为RB8=1RB8=1），），RI=1RI=1引发中断。在中断服务程序中，将接引发中断。在中断服务程序中，将接收到地址码与自己的地址进行比较，被选中的从机将收到地址码与自己的地址进行比较，被选中的从机将自己的自己的SM2=0SM2=0，并维持在中断服务程序中保持与主机的，并维持在中断服

20、务程序中保持与主机的联系。而未被选中的从机仍保持联系。而未被选中的从机仍保持SM2=1SM2=1，并退出中断服，并退出中断服务程序务程序多机通信原理* 当主机找到从机后，开始向从机发数据、当主机找到从机后，开始向从机发数据、命令（其特征为第命令（其特征为第9 9位位=0=0）。由于选中的）。由于选中的从机从机SM2=0SM2=0，从机可引发接收中断（而未，从机可引发接收中断（而未选中的从机因选中的从机因RB8=0RB8=0不会引发它们的中不会引发它们的中断）。当主机与从机的通讯完成后，该断）。当主机与从机的通讯完成后，该从机再将其从机再将其SM2=1SM2=1并退出中断服务程序。并退出中断服务

21、程序。主机重新发出另一个从机的地址，所有主机重新发出另一个从机的地址，所有从机可以马上响应并接收地址信息从机可以马上响应并接收地址信息80C51波特率确定与初始化步骤1/161/2T1溢出10SMOD1/2focs/210SMOD模式2串行口的波特率 模式1、3时串行口的波特率 1/16focs/12模式0串行口的波特率 B=focs/12B=focs/32或=fosc/64 B=1/32T1溢出率或=1/16T1溢出率发送、接收控制器发送、接收控制器发送、接收控制器方式0波特率* 方式方式0 0时的波特率是固定的，为振荡频率的时的波特率是固定的，为振荡频率的1/121/12方式2波特率* 方

22、式方式2 2时的波特率有两种，振荡器频率的时的波特率有两种，振荡器频率的1/641/64或振荡器频率的或振荡器频率的1/321/32。 PCON(PCON(电源电源控制寄存器控制寄存器) )中的第中的第7 7位位SMODSMOD =0=0，波特率，波特率是振荡器频率的是振荡器频率的1/641/64，若，若SMOD=1SMOD=1，波特波特率是振荡器频率的率是振荡器频率的1/321/32方式1/3波特率* 方式方式1 1和方式和方式3 3时的波特率由定时器时的波特率由定时器1 1的溢出速的溢出速率和寄存器率和寄存器PCONPCON中的中的SMODSMOD位的值来决定来决定。位的值来决定来决定。* 方式方式1 1和方式和方式3 3的波特率的波特率=2=2SMOD/32SMOD/32( (定时器定时器/ /计数器计数器1 1的溢出速率的溢出速率) )* 定时器定时器/ /计数器计数器1 1的溢出速率取决于计数速率和的溢出速率取决于计数速率