Chapter 12 串行口及其应用

1、Chapter 12 串行口及其应用1 第十二章 串行口及其应用串行口可用于计算机与外设, 计算机与计算机之间的信息交换. 1 串行通信的有关概念一.并行通信与串行通信并行通信:各位同时传送，传输速率高。串行通信:逐位顺序传送，所用传输线少。二.串行通信的特点节省传输线,降低成本,但速度慢.三.串行通信线路的传送模式按同一时刻数据流的方向共有3种模式.21.单工通信:只容许一个方向传输数据.2.半双工通信:容许两个方向传输数据,但不能同时进行.3.双工通信:容许两个方向同时传输数据.3四.串行通信数据的收发方式一根线要传送数据和状态信息，需对信息的格式做约定.有两种格式.1.异步通信方式 AS

2、YNC以字符为单位进行传送.每一字符由4部分组成,即一个起始位,58位的数据,奇偶校验位和停止位.两个字符间可有空闲位.42.同步通信方式 SYNC以数据块为单位进行传送.在数据块的开始处可用同步字符或标志字符指示,而后将各数据连续传送(各数据间无起始位和停止位).五.波特率衡量传输速度的单位,即每秒传送的位数.异步通信:一般509600波特;同步通信:一般大于20000波特,最高可达800K波特.5六.调制与解调 （MODEM）调制数字信号 模拟信号;解调模拟信号 数字信号.七.检错与纠错1.检错用奇偶校验或方阵码检错等.奇偶校验:异步时用偶校验;同步时用奇校验.方阵检验字符的生成： 1 1

3、 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 - 0 0 0 0 1 0 0 162.纠错以反馈方式重发.八. 传输速率传送距离 常用的波特率有110，300，600,1200，2400，4800，9600和19200等。 波特率愈高则传输距离愈短。 2 RS 232C接口标准 (自学)是美国EIA与BELL公司开发并发布的一种通信协议,适用于020000波特的通信,被广泛用于计算机与终端或外设间的连接.它对串行通信接7口的机械、电气特性及信号线功能作了规定.一.电气特性1.逻辑电平（以

4、正负电压表示）数据:逻辑”1”低于-3V,逻辑”0”高于+3V;控制信号:接通状态+3V,断开状态-3V.实际工作时,电平范围在-15-5V及+5+15V之间.这一逻辑电平与TTL电平不同.与TTL器件连接时,须进行两种电平间的转换（可用集成电路芯片）. MC1488: TTL EIA MC1489: EIA TTL8二.机械特性1.连接器用DB25型接插件作为数据终端设备DTE与数据通信设备DCE间的连接器.2.电缆长度RS-232C所能连接的最大长度是30M,波特率是5019200.三. RS-232C的接口信号共有25根线:4根数据线,11根控制线,3根定时线,2根地线,5根备用(未定义

5、)线.常用的只有9根线.91.设备状态信号线DSR(数据装置准备好)-高电平有效.有效时,表示MODEM处于可用状态.DTR(数据准备终端好)-高电平有效.有效时,表示数据终端可用.此两信号有时直接连到电源上.有的接口甚至省去此两线.2.发送控制信号线RTS(请求发送)-高电平有效.终端向MODEM请求发送.其用于控制MODEM是否进入发送状态.CTS(容许发送)-是MODEM对请求发送信号10RTS的响应信号.3.接收控制信号线RLSD接收线信号检出.当MODEM使该信号有效时,是通知终端准备接收,并将载波信号解调成数字量后沿RXD送至终端.RI(振铃指示)当MODEM收到交换台送来的振铃和

6、呼叫信号时,使其有效(为高电平),通知终端其已被呼叫.4.数据发送与接收线TXD(发送数据)通过TXD线将串行数据发送至MODEM;RXD(接收数据)通过该线终端接收从MODEM发来的串行数据.115.地线SG数字地; PG保护地近距离通信时可不用MODEM,通信双方可直接连接.最简单时只需三根线:RXD,TXD和地.四.串行通信接口的基本任务1.进行串行并行数据的转换;2.实现串行数据格式化异步:发送时自动生成及接收时自动去掉启动、停止位;同步:在传送的数据块前加上同步字符.12 3 8096/8098串行口的工作原理一.串行口的结构及控制1.引脚RXD接收(与P2.0共用); TXD发送(

7、与P2.1共用). 2.串行口控制及状态寄存器SP_CON 控制寄存器(5位);SP_STAT 状态寄存器(3位).两者共用一个寄存器,地址为11H.当发送或接收后,中断标志TI和RI将置1,以继续发送或准备接收下一数据.3.SBUF(RX)07H, 接收缓冲器,只读,由它读入已接收的数据.4.SBUF(TX)07H,发送缓冲器,只写,由它输出将要发送的数据.13 SP_CON/SP_STAT (11H)145.IOC116H, IOC1.5选择TXD/P2.0(1/0).6.BAUD_RATE波特率寄存器,0EH,只写,16位,但只占一个字节,分2次写(按字节写),用于设置波特率.其最高位选

8、择时钟:系统时钟/T2CLK (1/0);余下的15位为决定波特率的常数B.波特率公式:用XTAL1时:15用T2CLK时:16二.串行口的工作方式有一种同步方式和三种异步方式.1.方式0(同步方式)又称移位寄存器方式.用RXD引脚作为发送/接收端,而每发送/接收一帧数据,TXD引脚输出一串移位脉冲(8个),脉冲的周期由波特率决定.数据的发送和接收均是从低位开始.此方式不能同时发送和接收.用此方式可扩展并行I/O口(需外接移位寄存器),这是该方式的一个重要应用(见P336图).172.方式1(异步方式)标准的异步方式.(1)数据格式为10位一帧:一个起始位(低电平),8个数据位,一个停止位(高

9、电平).(2)此方式下,RXD接收,TXD发送.(3)波特率由BAUD_RATE决定.(4)可用中断方式进行通信.当发送或接收最后一个数据位后,中断标志TI和RI置位,这2个标志读后即被清除,因此对SP_STAT需加以保护.18(5)可进行奇偶校验.若PEN=1,则发送时的D7位(最高位)用偶校验位代替,且接收时需检查奇偶性,常用于单片机与CRT的通信.3.方式2和方式3(异步方式)(1)均称为识别第9位的异步方式;(2)数据格式为11位一帧:增加的D8位称为可编程的第9位.(3)通过编程使D8位为1或0,方式2时D8 =1产生中断,为0则不中断;而方式3时D8为1或为0均会中断.19(4)方

10、式2时不容许奇偶校验,但方式3容许奇偶校验.三.串行口的工作过程方式0:发送: 若REN=0,将数据写入SBUF(TX)则启动一次发送.接收: 编程使REN由0变为1,或在REN=1时清除RI则启动一次接收.若正在接收时使REN=0,则停止接收.其它方式(异步方式):发送:写SBUF(TX)则启动一次发送过程.接收:REN=1时,RXD引脚的下跳变将开始一次接收过程.接收和发送均可引起串口中断.20四.串行口的编程步骤1.置IOC1.5=1选TXD(P2.0);置REN=1选RXD(P2.1)功能;2.送控制字到SP_CON确定工作方式;3.送波特率常数B到BAUD_RATE,确定波特率及波特

11、率发生器时钟;4.对SBUF(RX)/ SBUF(TX)进行读写,启动通信过程. 可用查询法或中断法.五.使用串行口的注意事项1.读SP_STAT时,TI和RI标志将被清除,可予复制,与IOS1同.2. BAUD_RATE应分两次写.213.发送和接收共用一个中断矢量,进入中断服务程序后测试SP_STAT.4.CPU只能读取一个字节(8位)信息,方式2和方式3的第9数据位可由SP_STAT的最高位取得.六.多机通信用方式2和方式3实现多机通信.这是利用方式2的特点,即接收的第9位不是1时则不会引起中断.原理:主机要向从机发一数据块时,先发一个地址帧,地址帧和数据帧的区别是前者的第9数据位为1,

12、而后者的为0.地址帧使所有的从机都中断而能读取地址,当某一从机接收到的地址与自己相符时便转入方式3接收数据,而未被寻址的从机仍工作于方式2,不理会主机发送的数据帧.22 3 串行口的应用一.方式0的应用方式0为移位寄存器工作方式,可用于将串行数据变为并行数据的输入输出.RXD用于输入/输出,TXD提供移位脉冲.例. 用方式0输出数据(将P0口的开关状态送LED显示).CD4049移位寄存器; P2.7的正跳变启动移位操作;74LS244同相驱动器.23 ORG 2080HBEGIN: DI ORB IOC1, #20H ;选择P2.0的TXD功能 LDB AL,#00H ;AL准备保存串口状态

13、 LDB BAUD_RATE, #01H ;置波特率低字节 LDB BAUD_RATE, #80H ;波特率为1.5M LDB SP_CON,#00H ;方式0,关接收,不检验奇偶LOOP1: LDB BL,PORT0 ;读P0口的开关值 SCALL TEST SJMP LOOP1 ORG 2800HTEST: PUSHF ANDB PORT2, #7FH ;令P2.7=0 LDB SBUF, BL ;发送数据24LOOP2: ORB AL, SP_STAT ;复制串口状态 JBC AL, 5, LOOP2 ;若TI=0则继续查询状态 ANDB AL, #0DFH ;清除AL的TI标志 ORB

14、 PORT2,#80H ;令P2.7=1,启动移位寄存器 POPF RET二.方式1的应用1.查询法通过对RI和TI标志的查询来发送和接收数据.RXD接收,TXD发送.例. 用方式1(查询法)将键盘输入的数据送CRT显示. CHAR_I EQU 30H CHAR_O EQU 32H25 ORG 2080HSTART: DI ORB IOC1,#20H ;P2.0为TXD功能 LDB AL, #20H ;AL初始化,将TI置1 LDB BAUD_RATE, #9BH ;波特率为1200 LDB BAUD_RATE, #80H LDB SP_CON, #09 ;方式1,容许接收,不检验奇偶LOOP

15、: SCALL GETCHR ;从串口读输入的字符 LDB CHAR_O, CHAR_I ;复制输入的字符 SCALL PUTCHR ;向串口输出字符 SJMP LOOP ORG 3000HGETCHR: ORB AL, SP_STAT ;读状态 JBC AL, 6, GETCHR ;若RI=0,则继续查询 ANDB AL, #0BFH ;清除AL的RI标志26 LDB CHR_I, SBUF ;读输入的字符 RETPUTCHR:ORB AL, SP_STAT ;复制状态 JBC AL, 5, PUTCHR ;若TI=0,则等待上一字符发送完 LDB SBUF, CHAR_O ;发送本次字符

16、ANDB AL, #0DFH ;清除AL中的TI标志 RET注意,初始化时将TI置1,是为使第一个数据能送至SBUF(TX)发送,否则程序会一直等待.数据发送后一定要将AL中的TI清零.2.中断法在中断服务程序中进行数据的发送和接收.例. 任务同上例,但用中断法实现. RCFLAG EQU 30H CHR EQU 32H27 ORG 2080HBEGIN: DI ORB IOC1,#20H ;P2.0为TXD功能 LDB BAUD_RATE, #26H ;波特率为4800 LDB BAUD_RATE, #80H LDB SP_CON, #09 ;方式1,容许接收,不检验奇偶 LD AX, #3

17、200H ;设置中断矢量 ST AX, 200CH0 LDB BL, #20H ;设置TI初始位 CLRB RCFLAG ;清已接收标志 LDB INT_MASK, #40H ;容许串行口中断 EILOOP: SJMP LOOP ;等待串行口中断28 ORG 3200HINT_SIO: PUSHF ;禁止中断 ORB BL, SP_STAT ;复制状态GETBYTE: JBS RCFLAG,0,PUTBYTE ;已接收标志置位,则转发送 JBC BL, 6, PUTBYTE ;若RI=0,则转发送 STB SBUF, CHR ;保存已接收的字符 ANDB BL, #0BFH ;清除RI暂存位 LDB RCFLAG,#01H ;置已接收标志PUTBYTE: JBC RCFLAG, 0,CONTIN ;未接收字符,则转返回 JBC BL,5,CONTIN ;TI=0,则转返回 LDB SBUF, CHR ;发送字符 ANDB BL, #0DFH ;清除TI暂存位 ANDB CHR, #7FH ;清字符最高位 CMPB CHR, #0DH ;是CR字符吗? JNE CLRFLAG ;不是,转清已接收标志29 LDB CHR, #0AH ;是,将换行符送