第九章 串行通信

1、 第九章第九章 MCS-51串行通信串行通信 9.1 串行通信基础串行通信基础一、通信的两种基本方式一、通信的两种基本方式 并行通信并行通信：数据多位同时传送数据多位同时传送 控制简单，传输速度快，传输线较多控制简单，传输速度快，传输线较多串行通信：串行通信：数据字节一位一位在一条传输线上逐个数据字节一位一位在一条传输线上逐个传送。传送。二、串行通信的两种方式二、串行通信的两种方式 按信息的格式分为按信息的格式分为异步通信异步通信和和同步通信同步通信两种方式。两种方式。 异步通信异步通信：指通信的指通信的发送与接收设备使用各自的时钟发送与接收设备使用各自的时钟控制数据的发送和接收过程。为使双方

2、的收发协调，控制数据的发送和接收过程。为使双方的收发协调，要求发送和接收设备的时钟尽可能一致。要求发送和接收设备的时钟尽可能一致。 同步通信：同步通信：有严格的同步时钟控制。较少使用。有严格的同步时钟控制。较少使用。 异步通信是异步通信是以数据帧单位进行传输以数据帧单位进行传输，帧与帧之间，帧与帧之间的间隙（时间间隔）是任意的，但每个数据帧中的的间隙（时间间隔）是任意的，但每个数据帧中的各位是以固定的时间传送的，即各帧之间不一定有各位是以固定的时间传送的，即各帧之间不一定有“位间隔位间隔”的整数倍的关系，但的整数倍的关系，但同一帧内的同一帧内的各位之各位之间的距离均为间的距离均为“位间隔位间隔

3、”的整数倍。的整数倍。异步通信的数据格式异步通信的数据格式 ： 波特率波特率是是每秒钟传输二进制代码的位数每秒钟传输二进制代码的位数。 单位是：位秒（单位是：位秒（bps）。）。传输速率传输速率 如每秒钟传送如每秒钟传送240个字符个字符(数据帧数据帧)，每帧数据，每帧数据10位位 ，则波特率为：则波特率为：10位位240个个/秒秒 = 2400 bps三、串行通信的传输方向三、串行通信的传输方向 1 1、单工、单工 指数据传输仅能沿指数据传输仅能沿一个方向一个方向，不能实现反向传输。，不能实现反向传输。2 2、半双工、半双工 指数据传输可以沿指数据传输可以沿两个方向两个方向，但需要分时进行。

4、，但需要分时进行。3 3、全双工、全双工 指数据可以指数据可以同时进行双向同时进行双向传输。传输。 单工单工 半双工半双工 全双工全双工四、通用异步接收发送器四、通用异步接收发送器UART 9.2 MCS-51单片机单片机串行通信串行通信MCS-51单片机具有一个单片机具有一个全双工的串行异步通信接口全双工的串行异步通信接口。 有两个物理上独立的接收、发送缓冲器有两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF，它们占，它们占用同一地址用同一地址99H 9.2.1 串行口寄存器结构串行口寄存器结构 线线 ) ) ) ) 9.2.2 串行通信控制寄存器串行通信控制寄存器 位号位号D7D6D5D4D3D2

5、D1D0位符号位符号SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI3）TB8 在方式在方式2、方式、方式3下，是发送数据的第下，是发送数据的第9位，可用软件位，可用软件规定其作用；规定其作用； 可以用于数据的奇偶校验位；可以用于数据的奇偶校验位； 在多机通信中，用于地址帧在多机通信中，用于地址帧(1)和数据帧和数据帧(0)的标志位。的标志位。 在方式在方式0、方式、方式1中，该位未用。中，该位未用。4）RB8 在方式在方式2、方式、方式3下，是接收到数据的第下，是接收到数据的第9位；位； 作奇偶校验位或数据帧作奇偶校验位或数据帧/地址帧的标志位地址帧的标志位。 在方式在方式1时，时，RB8是接收

6、到的停止位。是接收到的停止位。5）SM2多机通信控制位多机通信控制位 主要用于方式主要用于方式2和方式和方式3； 当接受机的当接受机的SM2=1时，可利用收到的时，可利用收到的RB8来控制是否激活来控制是否激活RI： RB8=1时，收到的数据进入时，收到的数据进入SBUF，并激活，并激活RI，进而在中断服，进而在中断服务中将数据从务中将数据从SBUF读走；读走； RB8=0时，不激活时，不激活RI，收到的信息丢弃。，收到的信息丢弃。 当当SM2=0时，不论收到的时，不论收到的RB8为为0和和1，均可以使收到的数据进，均可以使收到的数据进入入SBUF，并激活，并激活RI。即此时。即此时RB8不具

7、有控制不具有控制RI激活的功能。激活的功能。 方式方式0时，时，SM2必须为必须为0。 方式方式1时，若时，若SM2=1，则只有接收到有效停止位时，则只有接收到有效停止位时，RI才置才置1。6）RI接收中断标志位接收中断标志位 方式方式0时，接收完第时，接收完第8位数据后，硬件置位；位数据后，硬件置位； 其它方式下，接收到停止位中间时，硬件置位；其它方式下，接收到停止位中间时，硬件置位； RI=1，表示帧字符接收结束。其状态可软件查询，也可申请中，表示帧字符接收结束。其状态可软件查询，也可申请中断；断； 软件清零。软件清零。7）TI发送中断标志位发送中断标志位 方式方式0时，发送完第时，发送完

8、第8位数据后，硬件置位；位数据后，硬件置位； 其它方式下，发送停止位开始时，硬件置位；其它方式下，发送停止位开始时，硬件置位； TI=1，表示帧字符发送结束。其状态可软件查询，也可申请中，表示帧字符发送结束。其状态可软件查询，也可申请中断；断； 软件清零。软件清零。 SMOD=1，串行口波特率加倍；，串行口波特率加倍； SMOD=0，波特率正常。波特率正常。 系统复位时，系统复位时，SMOD=0。 PCON不可以位寻址。不可以位寻址。位号位号D7D6D5D4D3D2D1D0位符号位符号SMOD/GF1GF0PDIDL字节地址：字节地址：87H3) 中断允许控制寄存器中断允许控制寄存器 IE I

9、E 位号位号D7D6D5D4D3D2D1D0位符号位符号EA/ESET1EX1ET0EX0字节地址：字节地址：A8H ES: 串行口中断允许位串行口中断允许位 ES=0，禁止串行口中断；禁止串行口中断； ES=1，允许串行口中断。允许串行口中断。9.2 串行口的工作方式串行口的工作方式 一、方式方式0 0 8位同步移位寄存器方式。位同步移位寄存器方式。 RXD (P3.0) ：数据移位的入口和出口。：数据移位的入口和出口。 TXD(P3.1)：移位脉冲输出端。：移位脉冲输出端。 移位数据：一帧移位数据：一帧8位。低位在前，高位在后。位。低位在前，高位在后。 没有起始位和停止位。没有起始位和停止

10、位。1、方式、方式0数据发送数据发送 写入写入SBUF，启动发送；，启动发送；8位数据全部移出后，位数据全部移出后，TI自自动置位。动置位。数据发送数据发送：须有：须有串进并出串进并出移位寄存器配合使用。移位寄存器配合使用。锁存端锁存端 (1并行输出，并行输出，0锁存锁存) 时钟时钟 串行输入串行输入 并行输出并行输出 Q0 Q7 2、方式、方式0数据接收数据接收 当当REN=1，启动接收；接收到，启动接收；接收到8位数据时，位数据时，RI自动置自动置位。位。数据接收：须有数据接收：须有并进串出并进串出移位寄存器配合使用。移位寄存器配合使用。串行输出端串行输出端 移位脉冲移位脉冲 控制端控制端

11、0：可串行输出：可串行输出(并行输入关闭并行输入关闭) 1：可并行输入：可并行输入(串行输出关闭串行输出关闭) 发光二极管共阴极相连发光二极管共阴极相连R 二、方式方式1 1 8位数据异步通信方式。位数据异步通信方式。字符帧字符帧10位。位。 1位起始位位起始位(低低)、8位数据位位数据位(D0D7)、1位停止位位停止位(高高) 三、方式方式2 2、方式、方式3 3 9位数据异步通信方式。位数据异步通信方式。 字符帧字符帧11位：位： 1位起始位位起始位(低低)、8位数据位位数据位(D0D7)、 1位控制位位控制位/校验位、校验位、1位停止位位停止位(高高)oscSMODf642串行口工作之前

12、，应进行串行口工作之前，应进行初始化初始化，具体步骤如下：，具体步骤如下：n 确定波特率；确定波特率；n 确定确定T1的工作方式（编程的工作方式（编程TMOD寄存器）；寄存器）；n 计算计算T1的初值，装载的初值，装载TH1、TL1；n 确定串行口控制（编程确定串行口控制（编程SCON、PCON寄存器）；寄存器）；n 启动启动T1（编程（编程TCON中的中的TR1位）；位）；若串行口在中断方式工若串行口在中断方式工作时，要进行中断设置作时，要进行中断设置（编程（编程IE、IP寄存器）。寄存器）。1T甲机的P1口分别接8个开关，读取开关状态并发送出去；乙机的P1口分别接8个LED指示灯，用来显示

13、从串行口接收的数据。 波特率为1200bps，晶振fosc=6MHz。 实验内容实验内容 XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/

14、A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U2AT89C51XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A

15、1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51SW1SW2SW3SW4SW5SW6SW7SW8甲甲 发送发送乙乙 接收接收D1D2D3D4D5D6D7D8R1100R2100R3100R4100R5100R6100R7100R8100甲机发送程序初始化TMOD（设置T1为定时、模式2）置定时初值N串口初始化（SCON、PCON）启动定时器T1从P1口采集数据到A将A中的数据送到SBUF串行口缓冲器数据是否发送完毕（TI=1？）Y清除TI标志START: MOV TMOD,#20H

16、 MOV TL1,#0F3H MOV TH1,#0F3H MOV PCON,#00H MOV SCON,#40H SETB TR1LOOP2: MOV A,P1 MOV SBUF,A LOOP1: JNB TI,LOOP1 CLR TI SJMP LOOP2乙机接收程序初始化TMOD（设置T1为定时、模式2）置定时初值串口初始化（SCON、PCON）启动定时器T1数据是否接收完毕（RI=1？）NY清除TI标志将SBUF中的数据送到A中START: MOV TMOD,#20H MOV TL1,#0F3H MOV TH1,#0F3H MOV PCON,#00H MOV SCON,#50H SETB

17、 TR1LOOP1: JNB RI,LOOP1 CLR RI MOV A,SBUF MOV P1,A SJMP LOOP1ORG 0000HSJMP STARTORG 0023HSJMP SJIESTART: MOV TMOD,#20H MOV TL1,#0F3H MOV TH1,#0F3H MOV PCON,#00H MOV SCON,#50HSETB EASETB ESSETB TR1SJMP $SJIE: CLR RI MOV A,SBUF MOV P1,A RETI END乙机接收程序：中断方式 例题例题 甲、乙双机串行通信，甲机将片内甲、乙双机串行通信，甲机将片内30H3FH单元的单

18、元的数据发送给乙机，乙机将接收到的数据保存到片内数据发送给乙机，乙机将接收到的数据保存到片内40H开始的单元。开始的单元。 波特率为波特率为1200bps，晶振频率，晶振频率fosc=12MHz，方式，方式1(8位数据异步通信方式位数据异步通信方式)。 由于选择的是方式由于选择的是方式1，波特率由定时，波特率由定时/计数器计数器T1的溢出率和电源控制寄存器的溢出率和电源控制寄存器PCON中的中的SMOD位决定。则须位决定。则须对定时对定时/计数器计数器T1初始化初始化。 设设SMOD=0，甲、乙两机的振荡频率为，甲、乙两机的振荡频率为12MHz，由于波特率为，由于波特率为1200bps。定时。定时/计数器计数器T1选择为方式选择为方式2，则初值为：，则初值为：初值初值=256-fosc2SMOD /（12波特率波特率32） =256-12,000,000/（12120032） 230 =E6H 根据要求定时根据要求定时/计数器计数器T1的方式控制字为的方式控制字为20H。甲机的发送程序：甲机的发送程序：TSTART:MOV TMOD, #20H MOV TL1, #0E6H MOV TH1, #0E6H MOV PCON, #00H MOV SCON, #40H MOV R0, #30H;首地址首地址 MOV R7, #10H;个数个数 SETB TR1LOOP: