第八章MCS51串行接口

1、第八章第八章 单片机单片机串行通信串行通信8.1 串行通信基础知识串行通信基础知识一、并行通信和串行通信一、并行通信和串行通信并行并行并行并行q数据是一位一位传送的数据是一位一位传送的串行串行1位位q优点：优点：传输线少，连线简单传输线少，连线简单q缺点：缺点：速度慢速度慢q适用于远距离的适用于远距离的通信通信通通 信信串行串行串行串行串行串行串行通信串行通信打印机打印机计算机计算机网络网络鼠标鼠标扫描仪扫描仪硬盘硬盘并行、并行、 串行接口的应用？串行接口的应用？I2C SPIRS232USB常见的串行通信接口常见的串行通信接口:选通选通 数据数据8位位计算机计算机并行并行外设外设100111

2、1110011111HL有二个问题需要解决有二个问题需要解决1、如何区分一位？如何区分一位？2、如何将一串如何将一串0和和1还原成数据？还原成数据？1001 1111 1001 11111001 1111 1111 100110011111如何实现串行通信？如何实现串行通信？二、串行传输方式二、串行传输方式同步传输同步传输和和异步传输异步传输同步传输同步传输1位位 数据数据计算机计算机外设外设 1 2 3 4 5 6 7 81001111110011111同步时钟同步时钟1位位 数据数据计算机计算机异步传输异步传输外设外设靠靠发送发送和和接收接收速率速率相同来保证相同来保证比特率：位比特率：位

3、/秒秒(bps)波特率：码元波特率：码元/秒秒(Baud)高位高位先送先送发送发送速率速率接收接收速率速率在数字通信中常常用时间间隔相同的符号来表示一位二进制数字。这样的时间间隔内的信号称为二进制码元，而这个间隔被称为码元长度1、同步通信方式、同步通信方式 如何区分数据的起始？如何区分数据的起始？如何将一串如何将一串0和和1还原成数据？还原成数据？2、异步通信方式、异步通信方式 异步通信协议：异步通信协议：（1）没有数据发送时，数据线保持）没有数据发送时，数据线保持“1”状态状态（2）发送数据时，先发起始位）发送数据时，先发起始位“0”，其后是数据，其后是数据（3）数据后再发一位停止位）数据后

4、再发一位停止位“1“因此对于因此对于8位数据至少要发送位数据至少要发送10位位例例：若比特率为若比特率为9600bps，则每秒传输，则每秒传输960帧，即帧，即960字符字符/秒秒而每位传输时间：而每位传输时间：T=1/96000.104(ms)3、串行通信线路形式、串行通信线路形式单工：单工：广播广播全双工：全双工：电话电话半双工：半双工：对讲机对讲机4、串行通信接口、串行通信接口（1）UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter 通用异步接收器通用异步接收器/发送器发送器（2）USRT (Universal Synchronous Re

5、ceiver/Transmitter） 通用同步接收器通用同步接收器/发送器发送器8串并串并8并串并串发送发送接收接收1时钟时钟时钟时钟8.2 MCS-51串行接口串行接口 51单片机内部有一个全双工的串行接口，具有单片机内部有一个全双工的串行接口，具有4种工作方式。种工作方式。与串行口有关的特殊功能寄存器与串行口有关的特殊功能寄存器(SBUF、 SCON)一、一、串行口数据绶冲器串行口数据绶冲器SBUF（99H）接收、发送对应于同一地址（接收、发送对应于同一地址（99H99H），但实际上是两个缓存器。），但实际上是两个缓存器。两个引脚两个引脚二、串行口控制寄存器二、串行口控制寄存器SCONS

6、CON（98H98H）1、SM0、SM1 控制串行口工作方式控制串行口工作方式 2、SM2 允许方式允许方式2、3的多机通信控制位的多机通信控制位 当串行口以方式当串行口以方式2、3接收时，若接收时，若SM2=1，则只有，则只有RB8为为1时才将接收到的前时才将接收到的前8位数据送入位数据送入SBUF，并置位，并置位RI产生中断请求，否则丢弃接收到的前产生中断请求，否则丢弃接收到的前8位数据；位数据；而当而当SM2=0时，无论时，无论RB8=0/1，都将前，都将前8位数据装入位数据装入SBUF并产生中断请求。并产生中断请求。在方式在方式1中若中若SM2=1只有收到有效的停止位时才会激活只有收到

7、有效的停止位时才会激活RI在方式在方式0中中SM2必须为必须为0。 SM0 SM1工作方式工作方式功功 能能 简简 述述波特率波特率 0 0方式方式08位位 同步移位寄存器同步移位寄存器fosc/12 0 1方式方式110位位 UART可变可变 1 0方式方式211位位 UARTfosc/32或或/64 1 1方式方式311位位 UART可变可变3、REN 允许串行接收位，由软件置允许串行接收位，由软件置/复位复位 1：允许接收：允许接收 0：不允许接收（允许：不允许接收（允许发送发送） 4、TB8 在方式在方式2、3中要发送的第九位数据，由软件置中要发送的第九位数据，由软件置/复位复位 5、

8、RB8 在方式在方式2、3中是接收的第九位数据中是接收的第九位数据 在方式在方式1中若中若SM2=0，RB8是接收的停止位。是接收的停止位。 在方式在方式0中不用中不用RB8。6 6、RI RI 接收中断标志（必须由软件清除）接收中断标志（必须由软件清除） 在方式在方式0 0中串行接收到第中串行接收到第8 8位结束时自动置位。位结束时自动置位。 在方式在方式1 1、2 2、3 3中串行接收到停止位时置位。中串行接收到停止位时置位。 1 111111SBUF1111 1111RxD1RI=17、TI 发送中断标志（必须由软件清除）发送中断标志（必须由软件清除） 在方式在方式0中串行发送第中串行发

9、送第8位结束时自动置位。位结束时自动置位。 在方式在方式1、2、3中串行发送停止位的开始时置位中串行发送停止位的开始时置位8.3 MCS-51串行口工作方式串行口工作方式 一、方式一、方式0的应用的应用1、扩展并口扩展并口74LS164DCLK80C51RxDTxDROLED: MOV SCON, #00H;串行口方式串行口方式0CLR ES ;禁止串行中断禁止串行中断MOV A, #80H ;发光管从左边亮起发光管从左边亮起LED:CLR P1.0 ;关闭并行输出关闭并行输出 MOV SBUF, A ;串行输出串行输出JNB TI, $ ;状态查询状态查询SETB P1.0 ;开启并行输出开

10、启并行输出 ACALL DELAY ;状态维持状态维持 CLR TI ;清发送中断标志清发送中断标志RR A ;发光组合右移发光组合右移AJMP LED ;继续继续DELAY: MOV R7,#00HMOV R6,#00H DEL: DJNZ R7,$ DJNZ R6,DEL RETSTBP1.0使用使用74164的并行输出端接的并行输出端接8个发光二极管，利用个发光二极管，利用它的串入并出功能，把发光二极管从左往右依次它的串入并出功能，把发光二极管从左往右依次点亮，并反复循环。假定二极管为共阴极型点亮，并反复循环。假定二极管为共阴极型二、方式二、方式1的应用的应用（甲、乙通信）（甲、乙通信）

11、一位起始位（一位起始位（0），），8位数据，一位停止位（位数据，一位停止位（1），共），共10位位发送：写数据到发送：写数据到SBUF后，立即开始发送，发完后置后，立即开始发送，发完后置“1” TI接收：接收完，将接收：接收完，将8位数据送入位数据送入SBUF，同时后置，同时后置“1” RI接收或发送速率由波特率确定接收或发送速率由波特率确定X256fosc2smod/（384 波特率）波特率）假定甲乙机以串行工作方式假定甲乙机以串行工作方式1进行数据通信，其波特率为进行数据通信，其波特率为1200由甲机发送，发送数据在外部由甲机发送，发送数据在外部RAM的的4000H401FH单元单元由乙机

12、接收，接收到的数据块首末地址及数据内容由乙机接收，接收到的数据块首末地址及数据内容依次存放在外部依次存放在外部RAM5000H开始的区域开始的区域忽略呼叫及确认过程，只考虑数据传输问题。忽略呼叫及确认过程，只考虑数据传输问题。1.在发送端，执行写在发送端，执行写SBUF指令即可启动一次发送操作，指令即可启动一次发送操作，数据通过数据通过TXD引脚串行输出。每次只发送一帧，引脚串行输出。每次只发送一帧，一帧发送完毕，一帧发送完毕，TI自动置自动置1，通知，通知CPU可以继续发送下一帧可以继续发送下一帧2.在接收端，若将在接收端，若将REN置置1，串行口就开始对，串行口就开始对RXD引脚进行采样引

13、脚进行采样采样到有电平负跳变时，即可认为起始位的开始，随后启动接收过程采样到有电平负跳变时，即可认为起始位的开始，随后启动接收过程即在移位脉冲控制下，把接收到的数据位送入即在移位脉冲控制下，把接收到的数据位送入SBUF一帧接收完毕，一帧接收完毕，RI自动置自动置1，通知，通知CPU从从SBUF取走接收到的数据取走接收到的数据假定甲乙机以串行工作方式假定甲乙机以串行工作方式1进行数据通信，其波特率为进行数据通信，其波特率为1200由甲机发送，发送数据在外部由甲机发送，发送数据在外部RAM的的4000H401FH单元单元由乙机接收，接收到的数据块首末地址及数据内容由乙机接收，接收到的数据块首末地址

14、及数据内容依次存放在外部依次存放在外部RAM5000H开始的区域开始的区域忽略呼叫及确认过程，只考虑数据传输问题。忽略呼叫及确认过程，只考虑数据传输问题。3.假定晶振频率为假定晶振频率为6MHz,波特率为波特率为1200，波特率不倍增，波特率不倍增，T1的计数初值为：的计数初值为：X=256-(6*106*1)/(384*1200)=243=F3H4.为了波特率不倍增，要为了波特率不倍增，要SMOD=0，故，故PCON=00H5.发送内容包括数据块首末地址、数据本身两部分内容，发送内容包括数据块首末地址、数据本身两部分内容， 地址的传送采用查询方式，数据以中断方式地址的传送采用查询方式，数据以

15、中断方式 因此程序中要先禁止串行中断，后允许串行中断因此程序中要先禁止串行中断，后允许串行中断甲机发送主程序甲机发送主程序： ORG 0023H AJMP ACINT ORG 8030H MOV TMOD,#20H MOV TL1,#0F3H MOV TH1,#0F3H SETB EA CLR ES MOV PCON,#00H SETB TR1 MOV SCON,#40HMOV SBUF,#40HSOUT1: JNB TI,$CLR TIMOV SBUF,#00HSOUT2: JNB TI,$CLR TIMOV SBUF,#40HSOUT3: JNB TI,$CLR TIMOV SBUF,#1

16、FHMOV DPTR,#4000HMOV R7,#20HSETB ESAHALT: AJMP $甲机中断服务程序甲机中断服务程序：ORG 8100HACINT: MOVX A,DPTRCLR TIMOV SBUF,ADJNZ R7,AEND1CLR ESCLR TR1AJMP AEND2AEND1: INC DPTRAEND2: RETI 乙机接收主程序乙机接收主程序： ORG 0023H AJMP BCINT ORG 8030H MOV TMOD,#20H MOV TL1,#0F3H MOV TH1,#0F3H SETB EA CLR ES MOV PCON,#00H SETB TR1 MO

17、V SCON,#50H MOV DPTR,#5000H MOV R7,#20HSIN1: JNB RI,$ CLR RI MOV A,SBUF MOVX DPTR,A INC DPTR SIN2:JNB RI,$CLR RIMOV A,SBUF MOVX DPTR,AINC DPTR SIN3:JNB RI,$CLR RIMOV A,SBUF MOVX DPTR,AINC DPTR SIN4:JNB RI,$CLR RI MOV A,SBUFMOVX DPTR,AINC DPTRSETB ES BHALT:AJMP $乙机中断服务程序乙机中断服务程序：ORG 8100HBCINT: MOV A

18、,SBUFMOVX DPTR,ACLR RIDJNZ R7,BENDCLR ESCLR TR1BEND: INC DPTR RETI假定甲乙机以串行工作方式假定甲乙机以串行工作方式1进行数据通信，传送进行数据通信，传送50个字节数据个字节数据其波特率为其波特率为1200，波特率倍增，晶振频率为，波特率倍增，晶振频率为6MHz由甲机发送，发送数据依次存放在外部由甲机发送，发送数据依次存放在外部RAM4000H开始的区域开始的区域由乙机接收，接收到的数据依次存放在外部由乙机接收，接收到的数据依次存放在外部RAM5000H开始的区域开始的区域忽略呼叫及确认过程，只考虑数据传输问题。忽略呼叫及确认过程，只考虑数据传输问题。试写出甲乙机的初始化程序试写出甲乙机的初始化程序课后作业课后作业并行并行并行通信并行通信选通选通状态状态数据数据8位位计算机计算机打印机打印机q一次传送多位数据，如一次传送多位数据，如8位位q优点：优点：速度快速度快q缺点缺点：传输线多传输线多q适用于近距离大数据通信适用于近距离大数据通信在实际工作中，计算机的在实际工作中，计算机的CPU与外部设备与外部设备之间常常要进行信息交换，一台