并行串行接口51-2012

1、PIOPIO：并行：并行I/OI/O接口接口用于微型机与外部设备之间并行传送数据。用于微型机与外部设备之间并行传送数据。5-1-15-1-1MCS-51MCS-51的并行接口的并行接口4 4个个8 8位双向并行位双向并行IOIO接口：接口：P0.0P0.0P0.7P0.7、P1.0P1.0P1.7P1.7、P2.0P2.0P2.7P2.7、P3.0P3.0P3.7P3.7。多功能多功能I/OI/O接口，接口，CPUCPU按当前操作自动进行功能切换。按当前操作自动进行功能切换。片内接口寄存器在片内接口寄存器在SFRSFR中的映象地址：中的映象地址：1 1I/OI/O数据锁存器：数据锁存器：P0P

2、0、P1P1、P2P2、P3P3、SBUFSBUF2 2I/OI/O控制控制/ /状态寄存器：状态寄存器： IEIE、IPIP、TCONTCON、TMOD TMOD 、SCONSCON、PCONPCON一一PIOPIO接口内部结构：输出锁存器、输出驱动器、输接口内部结构：输出锁存器、输出驱动器、输入缓冲器及多路功能切换电路。入缓冲器及多路功能切换电路。输入从输入从I/OI/O引脚上输入信号，读信号使引脚信号通过下三引脚上输入信号，读信号使引脚信号通过下三态门进入内部总线。为保证可靠输入，先写入态门进入内部总线。为保证可靠输入，先写入“1” 1” 。MOVMOVP1P1，#0FFH#0FFH；使

3、输出驱动器截止；使输出驱动器截止MOVMOVA A，P1P1；输入；输入二二PIOPIO接口的三种操作接口的三种操作1.1.输出锁存：输出将使数据写入输出锁存器。输出指令：输出锁存：输出将使数据写入输出锁存器。输出指令：MOVMOVP1P1，A AMOVMOVP1.0P1.0，C C2.2.输入三态：输入从输入三态：输入从I/OI/O引脚上输入信号，读信号打开，引脚信号通过下三态门进入内部总线。引脚上输入信号，读信号打开，引脚信号通过下三态门进入内部总线。为保证可靠输入，先写入为保证可靠输入，先写入“1” 1” 。MOVMOVP1P1，#0FFH#0FFH；使输出驱动器截止；使输出驱动器截止M

4、OVMOVA A，P1P1；输入；输入3.3.读读- -修改修改- -写：写： 修改输出锁存器的内容。锁存器中的数据通过上三态门进入修改输出锁存器的内容。锁存器中的数据通过上三态门进入内部总线，修改后再写入到锁存器中。内部总线，修改后再写入到锁存器中。读读- -修改修改- -写指令：写指令：PIOPIO为目的操作数的指令为目的操作数的指令 ANL P1ANL P1，A A三三.PIO.PIO的使用的使用 1. P01. P0口：并行双向接口或系统总线口：并行双向接口或系统总线DBDB0 07 7/AB/AB0 07 72.P12.P1口：称为用户口：称为用户I/OI/O接口。对片内接口。对片内

5、EPROMEPROM编程时，用作编程时，用作EPROMEPROM低低8 8位地址信号线。位地址信号线。四四. .接口负载能力接口负载能力P0P0驱动驱动8 8个个TTLTTL电路，电路，P1P1，P2P2，P3P3可驱动可驱动4 4个个TTLTTL电路电路3. P23. P2口：双向口：双向I/OI/O接口或高接口或高8 8位地址总线位地址总线ABAB8 81515对读写片外存储器后，引脚仍恢复输出锁存器的内容。对读写片外存储器后，引脚仍恢复输出锁存器的内容。MOVMOV P2 P2，#20H#20HMOVMOV R0 R0，#00#00MOVX AMOVX A，R0R04. P34. P3口

6、：双向并行接口和第二功能：口：双向并行接口和第二功能：串行接口引脚：串行接口引脚：TXDTXD、RXDRXD中断输入引脚：中断输入引脚：INT0INT0、INT1INT1定时器输入引脚：定时器输入引脚：T0T0、T1T1读写控制线：读写控制线：RDRD、WRWR P1 P1、P2P2和和P3P3为准双向口。为准双向口。五五. . 应用举例应用举例例：用例：用4 4个发光二极管对应显示个发光二极管对应显示4 4个开关的开合状态。个开关的开合状态。 如如P1.0P1.0合则合则P1.4P1.4亮。亮。MCS-51MCS-51P1.7P1.7P1.6P1.6P1.5P1.5P1.4P1.4P1.3P

7、1.3P1.2P1.2P1.1P1.1P1.0P1.01.1.无条件传送方式：指示灯立即反映开关状态。无条件传送方式：指示灯立即反映开关状态。 ORG 0000H ORG 0000H AJMP MAIN AJMP MAIN ORG 0100H ORG 0100HMAINMAIN：ORL AORL A，#0FH#0FH MOV P1 MOV P1，A A MOV A MOV A，P1P1 SWAP A SWAP A MOV P1 MOV P1，A A SJMP MAIN SJMP MAIN2.2.中断传送方式：中断传送方式：先设好开关状态，然后发出中断请求信号，改变指示灯亮灭状态。先设好开关状态

8、，然后发出中断请求信号，改变指示灯亮灭状态。 ORG ORG 0000H 0000H AJMP MAIN AJMP MAIN ORG ORG 0003H 0003H AJMP IOINT AJMP IOINT ORG ORG 0100H 0100HMAINMAIN： SETB IT0SETB IT0 SETB EX0 SETB EX0 SETB EA SETB EAHEREHERE： SJMP HERESJMP HERE ORG ORG 0500H 0500HIOINTIOINT： MOV AMOV A，#0FFH#0FFH MOV MOV P1 P1，A A MOV MOV A A，P1P1

9、 SWAP A SWAP A MOV MOV P1 P1，A A RETI RETIP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0INT0MCS-51K+5V一一. .串行通讯的基本方式串行通讯的基本方式( (一一).).异步通讯异步通讯以字符为传送单位用起始位和停止位标识每个字符的开始和结束以字符为传送单位用起始位和停止位标识每个字符的开始和结束字符间隔不固定，只需字符传送时同步。字符间隔不固定，只需字符传送时同步。异步通讯常用格式：一个字符帧异步通讯常用格式：一个字符帧异步通讯的双方需要两项约定：异步通讯的双方需要两项约定：1.1.字符格式字符格式一帧字符位数的规定：数据

10、位，校验位，起始位和停止位。一帧字符位数的规定：数据位，校验位，起始位和停止位。2.2.波特率波特率( (位位/ /秒秒) )对传送速率的规定对传送速率的规定例：要求每秒传送例：要求每秒传送120120个字符，每帧为个字符，每帧为1010位。位。解：解： B=120B=12010=120010=1200波特波特每位每位0.83ms0.83ms( (二二).).同步通讯同步通讯以一串字符为一个传送单位，字符间不加标识位，在一串字符开以一串字符为一个传送单位，字符间不加标识位，在一串字符开始用同步字符标识，硬件要求高，通讯双方须严格同步。始用同步字符标识，硬件要求高，通讯双方须严格同步。D D4

11、4D D0 0D D1 1D D2 2D D3 3D D5 5D D6 6D D7 7停止位停止位起始位起始位二二. .串行接口功能串行接口功能1.1.发送器：并发送器：并串数据格式转换，添加标识位和校验串数据格式转换，添加标识位和校验位，一帧发送结束，设置结束标志，申请中断。位，一帧发送结束，设置结束标志，申请中断。2.2.接收器：串接收器：串并数据格式转换，检查错误，去掉标并数据格式转换，检查错误，去掉标识位，保存有效数据，设置接收结束标志，申请中断。识位，保存有效数据，设置接收结束标志，申请中断。3.3.控制器：接收编程命令和控制参数，设置工作方式：控制器：接收编程命令和控制参数，设置工

12、作方式：同步同步/ /异步、字符格式、波特率、校验方式、数据位与同异步、字符格式、波特率、校验方式、数据位与同步时钟比例等。步时钟比例等。三三. .串行数据传送方向串行数据传送方向单工通讯：数据单向传送。单工通讯：数据单向传送。半双工通讯：数据可分时双向传送。半双工通讯：数据可分时双向传送。全双工通讯：可同时进行发送和接收。全双工通讯：可同时进行发送和接收。发送器发送器接收器接收器发送器发送器接收器接收器接收器接收器发送器发送器接收器接收器发送器发送器发送器发送器接收器接收器6-16-1 MCS-51 MCS-51串行接口串行接口 1 1个全双工串行接口，可同时进行发送和接收。个全双工串行接口

13、，可同时进行发送和接收。串行接口输入串行接口输入/ /输出引脚：输出引脚：TXD(P3.1)TXD(P3.1)、RXD(P3.0)RXD(P3.0)数据格式：按不同方式，一帧位数数据格式：按不同方式，一帧位数 8/10/118/10/11发送发送/ /接收接收时，数据皆低位在前。时，数据皆低位在前。一帧字符发送一帧字符发送/ /接收结束，置位标志位接收结束，置位标志位(TI/RI)(TI/RI)并申请并申请SIOSIO中断。中断。中断控制：中断允许位中断控制：中断允许位ESES中断入口：中断入口：0023H0023HD D0 0D D1 1D D2 2D D3 3D D4 4D D5 5D D

14、6 6D D7 7停止位停止位起始位起始位D D0 0D D1 1D D2 2D D3 3D D4 4D D5 5D D6 6D D7 7D D0 0D D1 1D D2 2D D3 3D D4 4D D5 5D D6 6D D8 8停止位停止位起始位起始位D D7 7一一. .串行接口控制串行接口控制1.1.数据缓冲器数据缓冲器SBUFSBUF发送发送SBUFSBUF和接收和接收SBUFSBUF共用一个地址共用一个地址99H99H 。 1 1）发送）发送SBUFSBUF存放待发送的存放待发送的8 8位数据，写入位数据，写入SBUFSBUF将同时将同时启动发送。启动发送。发送指令：发送指令：M

15、OVMOVSBUFSBUF，A A2 2）接收）接收SBUFSBUF存放已接收成功的存放已接收成功的8 8位数据，供位数据，供CPUCPU读取。读取。读取串行口接收数据指令：读取串行口接收数据指令：MOV AMOV A，SBUFSBUF一一. .串行接口控制串行接口控制1.1.数据缓冲器数据缓冲器SBUFSBUF2.2.串行口控制串行口控制/ /状态寄存器状态寄存器SCON(98H)SCON(98H)SM0SM0，SM1SM1：选择串行口：选择串行口4 4种工作方式。种工作方式。SM2SM2：多机控制位，用于多机通讯。：多机控制位，用于多机通讯。RENREN：允许接收控制位，：允许接收控制位，

16、REN=1REN=1，允许接收；，允许接收；REN=0REN=0，禁止接收。，禁止接收。TB8TB8发送的第发送的第9 9位数据位，可用作校验位和地址位数据位，可用作校验位和地址/ /数据标识位数据标识位RB8RB8：接收的第：接收的第9 9位数据位或停止位位数据位或停止位TITI：发送中断标志，发送一帧结束，：发送中断标志，发送一帧结束，TI=1TI=1，必须软件清零，必须软件清零RIRI：接收中断标志，接收一帧结束，：接收中断标志，接收一帧结束，RI=1RI=1，必须软件清零，必须软件清零SM0SM0SM1SM1SM2SM2RENRENTB8TB8RB8RB8TITIRIRISM0 SM1

17、SM0 SM1方式方式0 0 00 0 00 1 10 1 11 0 21 0 21 1 31 1 33.3.节电控制寄存器节电控制寄存器PCONPCONSMOD(PCON.7)SMOD(PCON.7)：波特率加倍控制位。：波特率加倍控制位。SMOD=1SMOD=1，波特率加倍，波特率加倍， SMOD=0SMOD=0，则不加倍。，则不加倍。二二. . 串行接口的工作方式串行接口的工作方式SM0SM0，SM1SM1选择四种工作方式。选择四种工作方式。(1) (1) 方式方式0 0：同步移位寄存器方式。用于扩展并行：同步移位寄存器方式。用于扩展并行I/OI/O接口。接口。1.1.一帧一帧8 8位，

18、无起始位和停止位。位，无起始位和停止位。2.RXD2.RXD：数据输入：数据输入/ /输出端。输出端。 TXDTXD：同步脉冲输出端，每个脉冲对应一个数据位。：同步脉冲输出端，每个脉冲对应一个数据位。3.3.波特率波特率B = fosc/12B = fosc/12如：如： fosc=12MHzfosc=12MHz， B=1MHzB=1MHz，每位数据占，每位数据占1 1 s s。4.4.发送过程：写入发送过程：写入SBUFSBUF，启动发送，一帧发送结束，启动发送，一帧发送结束，TI=1TI=1。 接收过程：接收过程：REN=1REN=1且且RI=0RI=0，启动接收，一帧接收完毕，启动接收，

19、一帧接收完毕，RI=1RI=1。 发送时序发送时序写入写入SBUFSBUFRXDRXD输出输出TXDTXDTITID D0 0D D1 1D D2 2D D3 3D D4 4D D5 5D D6 6D D7 7写写REN=1REN=1RI=0RI=0RXDRXD输入输入RIRI 接收时序接收时序(a)(a)(b)(b)(2) (2) 方式方式1 1。 8 8位数据异步通讯方式。位数据异步通讯方式。1.1.一帧一帧1010位：位：8 8位数据位，位数据位，1 1个起始位个起始位(0)(0)，1 1个停止位个停止位(1)(1)。 2.RXD2.RXD：接收数据端。：接收数据端。 TXDTXD：发送

20、数据端。：发送数据端。3.3.波特率：用波特率：用T1T1作为波特率发生器，作为波特率发生器，B=(2B=(2SMODSMOD/32)/32)T1T1溢出率。溢出率。4.4.发送：写入发送：写入SBUFSBUF，同时启动发送，一帧发送结束，同时启动发送，一帧发送结束，TI=1TI=1。 接收：接收：REN=1REN=1，允许接收。接收完一帧，使，允许接收。接收完一帧，使RI=1RI=1。写入写入SBUFSBUF采样采样（a a） 发送时序图发送时序图TXDTXD数据输出数据输出TITID D0 0D D1 1D D2 2D D3 3D D4 4D D5 5D D6 6D D7 7停止位停止位起

21、始位起始位RXDRXD输入数据输入数据（b b） 接收时序图接收时序图D D0 0D D1 1D D2 2D D3 3D D4 4D D5 5D D6 6D D7 7停止位停止位起始位起始位RIRI检测检测负跳变负跳变当当REN=1REN=1，CPUCPU开始采样开始采样RXDRXD引脚负跳变信号，若出现负跳变，才进入数据接引脚负跳变信号，若出现负跳变，才进入数据接收状态，先检测起始位，若第一位为收状态，先检测起始位，若第一位为0 0，继续接收其余位。数据采样速率为波，继续接收其余位。数据采样速率为波特率特率1616倍频，在数据位中间，用第倍频，在数据位中间，用第7 7、8 8、9 9个脉冲采

22、样个脉冲采样3 3次数据位，并次数据位，并3 3中取中取2 2保保留采样值。留采样值。(3) (3) 方式方式2 2和方式和方式3 39 9位数据异步通讯方式。位数据异步通讯方式。1.1.一帧为一帧为1111位：位：9 9位数据位，位数据位，1 1个起始位个起始位(0)(0)，1 1个停止位个停止位(1)(1)。第第9 9位数据位在位数据位在TB8/RB8TB8/RB8中，常用作校验位和多机通讯标识位。中，常用作校验位和多机通讯标识位。2.RXD2.RXD：接收数据端，：接收数据端，TXDTXD：发送数据端。：发送数据端。3.3.波特率：波特率： 方式方式2 2：B=(2B=(2SMODSMO

23、D/64)/64)fosc fosc 。 方式方式3 3：B=(2B=(2SMODSMOD/32)/32)T1T1溢出率溢出率 。4.4.发送：先装入发送：先装入TB8TB8，写入，写入SBUFSBUF并启动发送，发送结束，并启动发送，发送结束，TI=1TI=1。 接收：接收：REN=1REN=1，允许接收。接收完一帧，若，允许接收。接收完一帧，若RI=0RI=0且第且第9 9位为位为1 1 ( (或或SM2=0)SM2=0)，将接收数据装入接收，将接收数据装入接收SBUFSBUF，第，第9 9位装入位装入RB8RB8，使，使RI=1RI=1；否则丢弃接收数据，不置位否则丢弃接收数据，不置位R

24、IRI。发发送送时时序序写入写入SBUFTXD输出输出TIRXD输入输入接接收收时时序序RID0D1D2D3D4D5D6TB8停止位停止位起始位起始位D7D0D1D2D3D4D5D6RB8停止位停止位起始位起始位D7检测检测负跳变负跳变（4 4）计算波特率）计算波特率方式方式0 0为固定波特率：为固定波特率：B=fosc/12B=fosc/12方式方式2 2可选两种波特率：可选两种波特率： B=(2B=(2SMOD SMOD /64)/64)fosc fosc 方式方式1 1、3 3为可变波特率，用为可变波特率，用T1T1作波特率发生器。作波特率发生器。B=(2B=(2SMODSMOD/32)

25、/32)T1T1溢出率溢出率T1T1为方式为方式2 2的时间常数：的时间常数： X = 2X = 28 8 - t/T - t/T溢出时间：溢出时间： t= (2t= (28 8 -X)T = (2-X)T = (28 8 -X)-X)12/ fosc12/ foscT1T1溢出率溢出率=1/t= fosc /12=1/t= fosc /12(2(2n n -X)-X) 波特率波特率B=(2B=(2SMOD SMOD /32)/32)fosc/12fosc/12(2(28 8-X)-X)串行口方式串行口方式1 1、3 3，根据波特率选择，根据波特率选择T1T1工作方式，计算工作方式，计算时间常

26、数。时间常数。T1T1选方式选方式2 2： TH1=X= 2TH1=X= 28 8-fosc/12-fosc/122 2SMODSMOD/(32/(32B)B)6-26-2串行口的应用串行口的应用 串行口初始化编程格式：串行口初始化编程格式：SIOSIO：MOV SCONMOV SCON，# #控制状态字；写方式字且控制状态字；写方式字且TI=RI=0TI=RI=0 (MOV PCON (MOV PCON，#80H)#80H) ；波特率加倍；波特率加倍 ( MOV TMOD( MOV TMOD，#20H )#20H ) ；T1T1作波特率发生器作波特率发生器 ( MOV TH1( MOV TH

27、1，#X )#X ) ；选定波特率；选定波特率 ( MOV TL1( MOV TL1，#X ) #X ) ( SETB TR1) ( SETB TR1) ( SETB EA) ( SETB EA) ；开串行口中断；开串行口中断 ( SETB ES)( SETB ES)发送程序：先发送一个字符，等待发送程序：先发送一个字符，等待TI=1TI=1后再发送下一个字符。后再发送下一个字符。1.1.查询方式：查询方式：TRAMTRAM：MOV MOV A A，R0 R0 ；取数据；取数据 MOVMOVSBUFSBUF，A A ；发送一个字符；发送一个字符WAITWAIT：JBCJBCTITI，NEXT

28、NEXT ；等待发送结束；等待发送结束SJMPSJMPWAITWAITNEXTNEXT：INCINCR0R0 ；准备下一次发送；准备下一次发送SJMPSJMPTRAMTRAM2.2.中断方式：中断方式： ORGORG 0023H 0023H ；串行口中断入口；串行口中断入口 AJMP SINTAJMP SINT MAIN MAIN： ；初始化编程；初始化编程 TRAMTRAM： MOVMOV A A，R0 R0 ；取数据；取数据MOVMOV SBUF SBUF，A A ；发送第一个字符；发送第一个字符 H H： SJMPSJMP H H ；其它工作；其它工作 SINTSINT： CLR TIC

29、LR TI ；中断服务程序；中断服务程序INCINC R0 R0MOVMOV A A，R0 R0 ；取数据；取数据MOVMOV SBUF SBUF，A A ；发送下一个字符；发送下一个字符RETIRETI接收程序：接收程序：REN=1REN=1、RI=0RI=0等待接收，当等待接收，当RI=1RI=1，从，从SBUFSBUF读取数据。读取数据。1.1.查询方式：查询方式： WAITWAIT：JBCJBCRIRI，NEXTNEXT；查询等待；查询等待SJMPSJMPWAITWAITNEXTNEXT：MOVMOVA A，SBUF SBUF ；读取接收数据；读取接收数据MOVMOVR0R0，A A；

30、保存数据；保存数据INCINCR0R0 ；准备下一次接收；准备下一次接收SJMPSJMPWAITWAIT2.2.中断方式：中断方式：ORGORG0023H0023HAJMPAJMPRINTRINTMAINMAIN： ；初始化编程；初始化编程 H H：SJMPSJMPH H ；其它任务；其它任务 RINTRINT：CLRCLRRIRI ；清中断标志；清中断标志MOVMOVA A，SBUF SBUF ；读取接收数据；读取接收数据MOVMOVR0R0，A A；保存数据；保存数据INCINCR0R0RETIRETI（一）串行口方式（一）串行口方式0 0 用于扩展单片机的并行用于扩展单片机的并行I/OI

31、/O接口。接口。串行口实现：并行串行口实现：并行串行的数据转换串行的数据转换74LS165/74LS16474LS165/74LS164实现：串行实现：串行并行的数据转换。并行的数据转换。( (二二) )异步通讯程序举例异步通讯程序举例1.1.发送程序：将片内发送程序：将片内RAM 50HRAM 50H起始单元的起始单元的1616个数由串行口发个数由串行口发送。发送波特率为系统时钟的送。发送波特率为系统时钟的3232分频，并进行奇偶校验。分频，并进行奇偶校验。MAINTMAINT： MOV MOV SCONSCON，#80H#80H；串行口初始化；串行口初始化MOV MOV PCONPCON，

32、#80H#80H；波特率；波特率SETBSETBEAEASETBSETBESES；开串行口中断；开串行口中断MOV MOV R0R0，#50H #50H ；设数据指针；设数据指针MOV MOV R7R7，#10H #10H ；数据长度；数据长度LOOPLOOP： MOV MOV A A，R0 R0 ；取一个字符；取一个字符MOV MOV C C，P P ；加奇偶校验；加奇偶校验MOV MOV TB8TB8，C CMOV MOV SBUFSBUF，A A ；启动一次发送；启动一次发送HEREHERE：SJMPSJMPHEREHERE；CPUCPU执行其它任务执行其它任务SM0SM0SM1SM1S

33、M2SM2RENRENTB8TB8RB8RB8TITIRIRIORGORG 0023H 0023H ；串行口中断入口；串行口中断入口AJMPAJMP TRANI TRANI TRANITRANI：PUSHPUSH A A；保护现场；保护现场PUSHPUSH PSW PSWCLRCLR TI TI ；清发送结束标志；清发送结束标志DJNZDJNZ R7 R7，NEXTNEXT；是否发送完？；是否发送完？ CLRCLR ES ES；发送完，关闭串行口中断；发送完，关闭串行口中断SJMPSJMP TEND TENDNEXTNEXT： INC INC R0 R0 ；未发送完，修改指针；未发送完，修改指

34、针MOV MOV A A，R0 R0 ；取下一个字符；取下一个字符MOV MOV C C，P P ；加奇偶校验；加奇偶校验MOV MOV TB8 TB8，C CMOV MOV SBUF SBUF，A A ；发送一个字符；发送一个字符POPPOP PSW PSW ；恢复现场；恢复现场POPPOP A ATENDTEND：RETI RETI ；中断返回；中断返回2. 2. 接收程序：串行输入接收程序：串行输入1616个字符，存入片内个字符，存入片内RAMRAM的的50H50H起始单元，起始单元，串行口波特率为串行口波特率为2400(2400(设晶振为设晶振为11.0592MHz)11.0592MHz)，。，。RECSRECS： MOV MOV SCONSCON，#50H #50H ；串行口方式；串行口方式1 1允许接收允许接收MOV MOV TMODTMOD，#20H #20H ；T1T1方式方式2 2定时定时MOV MOV TL1TL1，#0F4H #0F4H ；写入；写入T1T1时间常数时间常数MOV MOV TH1TH1，#0F4H#0F4HSETB TR1 SETB