8串行通信及串行接口技术

1、8串行通信 及串行接口技术 串行通信概述 89C51串行通信接口 串行接口技术11.通信方式计算机与外界（计算机与计算机之间、计算机与外围设备之间）的信息交换称为通信。 并行通信 串行通信串行通信概述2数据位：根据情况可取5位、6位、7位或8位，低位在前高位在后。2串行通信(1)分类（按数据格式分） 异步通信 停止位：通常可取1位、1.5位或2位，用于向接收端表示一帧字符信息已发送完毕，也为发送下一帧字符作准备。3 同步通信 * 在同步通信中，同步字符可以采用统一标准字符，也可由用户约定。 在单同步字符帧结构中，同步字符常采用ASCII码中规定的SYN(即16H)代码； 在双同步字符帧结构中，

2、同步字符一般采用国际通用标准代码EB90H。4（2）波特率(baud rate) 波特率是串行通信的重要指标，用于表征数据传输的速度，定义为每秒钟传送二进制数码的位数(bit)，单位是波特，即1波特=1bit/s（bps)。【例】某异步通信的传输速率为7200字符帧/分钟，每个字符帧的长度为10位。则传输速率为：720010 位 60秒=1200bps 每位传输时间（位宽）：5（3）串行通信的差错校验 奇偶校验 发送数据时，数据后尾随一位奇偶校验位（0或1）。当设置为奇校验时，数据中1的个数与校验位1的个数之和应为奇数；当设置为偶校验时，数据中1的个数与校验位1的个数之和应为偶数。 接收时，接

3、收方采用与发送方一样的差错校验方法对接收到的数据进行校验。 和校验 发送方对发送的数据块求和，产生一个字节的校验和，并将其尾随数据块发送；接收方将接收的数据求和，将结果与发送方发送的“校验和”进行比较以判断是否出错。6 89C51串行通信接口一、串行通信及接口1.结构：89C51内部有全双工的异步通讯串行口（ UART ）；两个独立的接收、发送缓冲器SBUF(属于特殊功能寄存器)，一个用作发送，一个用作接收。发送缓冲器只能写入不能读出；接收缓冲器只能读出不能写入，两者共用一个字节地址(99H)。72.串行口控制寄存器SCON用于串行通信的方式选择、接收和发送控制以及串行口的状态标志指示。SM0

4、 SM1-串行口工作方式选择位D7D6D5D4D3D2D1D0SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISM0SM1工作方式功能描述波特率0 00 11 01 1方式0方式1方式2方式38位同步移位寄存器10位UART11位UART11位UARTfosc/12可变（定时器控制）fosc/64、fosc/32可变（定时器控制）8 SM2：多机通信控制位 * 主要用于方式2和方式3。当串行口以方式2和方式3接收数据时： SM2=1，则只有在接收到的第9位数据(RB8)为1时才将接收到的前8位数据送入SBUF，并置位RI产生中断请求；否则将接收到的前8位数据丢弃。 SM2=0，则不论第9位数据是0

5、还是1，都将前8位数据装入SBUF中，并产生中断请求。在方式0，SM2必须为0。 REN：允许接收控制位 REN=0时禁止串行口接收。 REN=1时允许串行口接收。 该位由软件置位或复位。9 TB8：发送数据位 *在方式2或方式3时，TB8是发送数据的第9位，根据发送数据的需要由软件置位或复位。可作为奇偶校验位(单机通信)。可在多机通信中作为发送地址帧或数据帧的标志位。多机通信时，一般约定：发送地址帧时，设置TB8=1；发送数据帧时，设置TB8=0。在方式0和方式1中，该位未用。 RB8：接收数据位 *在方式2和方式3时，存放接收数据的第9位。可以是约定的奇偶校验位。可以是约定的地址/数据标志

6、位，可根据RB8被置位的情况对接收到的数据进行某种判断。在多机通信时，若RB8=1，说明收到的数据为地址帧；RB8=0，说明收到的数据为数据帧。在方式1下，若SM2=0，则RB8用于存放接收到的停止位方式；方式0下，该位未用。 10 TI：发送中断标志位用于指示一帧数据发送完否。方式0下，发送电路发送完第8位数据时，TI由硬件置位。其他方式下，TI在发送电路开始发送停止位时置位，这就是说：TI在发送前必须由软件复位，发送完一帧后由硬件置位。因此，CPU查询TI状态便可知一帧信息是否已发送完毕。 RI：接收中断标志位用于指示一帧信息是否接收完。在方式1下，RI在接收电路接收到第8位数据时由硬件置

7、位。在其他方式下，RI是在接收电路接收到停止位的中间位置时置位的，RI也可供CPU查询，以决定CPU是否需要从SBUF中提取接收到的字符或数据。RI也由软件复位。 113.电源控制寄存器PCON SMOD-串行口波特率倍增位 PCON不可位寻址。可用下列指令设置SMOD位：ANL PCON,#7FH ;SMOD=0ORL PCON,#80H ;SMOD=1D7D6D5D4D3D2D1D0SMOD-GF1GF0PDIDL124. 串行通信工作方式（1）串行工作方式0 *工作原理串行口作为同步移位寄存器使用；以RXD（P3.0）端作为数据移位的输入端和输出端；TXD（P3.1）端输出移位脉冲；8位

8、为一帧，不设起始位和停止位，低位在前，高位在后；帧格式如下：每个机器周期发送或接收一位，故波特率为fosc/12；. . .D0D1D2D3D4D5D6D7. . .13 发送时，只需将数据写入串行口缓冲寄存器SBUF，即启动发送，串行口把8位数据以fosc/12的波特率从RXD端送出（低位在前），发送完置中断标志TI为“1”； 接收时，软件置REN=1时，串行口即开始从RXD端以fosc/12波特率输入数据（低位在前），当接收到8位数据时，置中断标志RI为“1”，用户可从SBUF读数据。应用串行工作方式0常用于扩展I/O接口。14（2）串行工作方式1工作原理 串行口作为通用异步接收和发送器（

9、UART）使用； 10位为一帧，帧格式如下： 定时器T1作为波特率发生器，通常选用方式2（自动重装入初值方式）、定时、禁止中断；15 波特率=T1溢出率2SMOD/32 T1溢出周期=（256-初值）12/fosc T1溢出率=fosc/12 （256-初值）波特率=2SMOD fosc/384 （256-初值）则定时器T1方式2的初值为：初值=256- 2SMOD fosc/384 波特率 发送时，数据从引脚TXD输出，当数据写入串行口缓冲寄存器SBUF，即启动发送，发送完一帧数据置中断标志TI为“1”； 接收时，软件置REN=1时，串行口即开始采样RXD端，当检测到起始位时开始接收一帧数据

10、，接收到停止位时置中断标志RI为“1”，用户可从SBUF读数据。16【例】 由内部RAM单元30H4FH取出ASCII码数据，在最高位上加奇偶校验位后由串行口输出，采用10位异步通信，波特率为1200bit/s，fosc=11.0592MHz。解：由题意可知，应把串行口置为方式1；采用定时器T1，以方式2工作，作波特率发生器，预置值(TH1)=(TL1)=0E8H。初值=256- 2SMOD fosc/384 波特率 =256-20 11059200/(384 1200) =256-24 =0E8H1718工作原理 串行口作为通用异步接收和发送器（UART）使用； 11位为一帧，帧格式如下：可

11、编程位（第9数据位）D8由软件置“1”或清“0”，可作检验位，也可作它用。发送方发送时将TB8装入D8，接收方接收时将D8装入RB8； 波特率=2SMOD fosc/64（3）串行工作方式2 *19（4）串行工作方式3 *工作原理 串行工作方式3的波特率与方式1相同；其他功能与方式2完全相同。20二、 89C51串行通信应用1.双机串行通信技术 如果两个8031应用系统相距很近，将它们的串行口直接相连，即可实现双机通信。AT89S51AT89S51(P3.0)(P3.0)(P3.1)(P3.1)21【例】 双机通信RTX.DSN22ORG0000H;发送端程序 tx.asmLJMPMAINOR

12、G0030HMAIN:MOV TMOD,#20H;设T1为模式2MOV TL1,#0FDHMOV TH1,#0FDH;波特率9600ANLPCON,#7FH;SMOD=0SETB TR1;启动定时器T1MOV SCON,#40H ;设串行口为方式1MOVA,#0FEH L1:MOV SBUF,A;发送数据JNB TI,$;发送完？CLR TI LCALLD1S;延时1秒RLASJMP L123ORG 0000H ;接收端程序 rx.asmLJMP MAINORG 0030HMAIN:MOV SP,#60HMOV TMOD,#20HMOV TL1,#0FDHMOV TH1,#0FDH;波特率96

13、00ANLPCON,#7FH;SMOD=0SETB TR1MOV SCON,#50H;串口方式1，允许接收 L2:JNBRI,$;接收到数据？CLRRIMOV A,SBUFMOV P1,ASJMP L224相互转换232C接口采用EIA电平（负逻辑）“0” 电平为3V15V“1”电平为3V15V实际常用12V或15V标准TTL电平（正逻辑）“1”电平：2.4V5V“0”电平：0V0.8V2.单片机与PC机的通信 为了增加通信距离，减少通道及电源干扰，可以在通信线路上采取光电隔离的方法，利用RS-232C、RS-422或RS485标准进行双机通信。25MAX232 ：+5V供电，RS-232驱动

14、器/接收器单片机TXDRXDPC机RXDTXDDB-9(P3.0)(P3.1)(2)(3)(5)26PC端软件：串口调试工具（可显示从串口接收的数据）显示窗口通信协议设置27 串行接口器件与单片机接口时需要的I/O口线很少（仅需14条），极大地简化了器件间的连接，进而提高了可靠性。串行接口器件体积小，因而占用电路板的空间小，仅为并行接口器件的10%，明显减少了电路板空间和成本。 串行接口工作电压宽、抗干扰能力强、功耗低、数据不易丢失。 串行扩展技术在IC卡、智能仪器仪表以及分布式控制系统等领域得到了广泛的应用。 串行接口技术28一、 1-Wire（单总线）接口 单总线（1-Wire bus）是

15、由DALLAS 公司推出的外围串行扩展总线。它只有一条数据输入/输出线DQ，总线上的所有器件都挂在DQ上，电源也可通过这条信号线供给，称为单总线技术。1-Wire器件按照串行协议进行供电和数据通信。 优势: 通过单线接口提供器件控制及操作 每个器件具有全球唯一的工厂光刻ID (64位ROM) 通过单总线供电(“寄生电源”) 可挂接多点：单一总线可挂接多个器件 (长度200M)29 DS18B20 Programmable Resolution 1-Wire Digital Thermometer30 Unique 1-Wire Interface Requires Only One Port

16、Pin for Communication Each Device has a Unique 64-Bit Serial Code Stored in an On-Board ROM Multidrop Capability Simplifies Distributed Temperature-Sensing Applications Requires No External Components Can Be Powered from Data Line; Power Supply Range is 3.0V to 5.5V Measures Temperatures from -55C t

17、o +125C (-67F to +257F) 0.5C Accuracy from -10C to +85C Thermometer Resolution is User Selectable from 9 to 12 Bits Converts Temperature to 12-Bit Digital Word in 750ms (Max) User-Definable Nonvolatile (NV) Alarm Settings Alarm Search Command Identifies and Addresses Devices Whose Temperature is Out

18、side Programmed Limits (Temperature Alarm Condition) Available in 8-Pin SO (150 mils), 8-Pin SOP, and 3-Pin TO-92 Packages Software Compatible with the DS1822 Applications Include Thermostatic Controls, Industrial Systems, Consumer Products, Thermometers, or Any Thermally Sensitive System 31 典型应用测温范

19、围：-55 +125；(9/12位二进制码表示)测温精度：0.5 (-10+85)；用户自设定温度报警上下限，其值是非易失性的 测温距离：200M； 32 封装及引脚33 温度寄存器34 温度 数字量关系小数整数负温度为补码表示35 存储器36 配置寄存器37 DS18B20操作38串行接口技术-1-Wire总线39串行接口技术-1-Wire总线40 操作时序 DALLAS公司为单总线的寻址及数据的传送提供了严格的时序规范，具体内容可查阅数据手册。主机发复位脉冲接收器件“存在”脉冲41串行接口技术-1-Wire总线写“0”写“1”读“1”读“0”42串行接口技术-1-Wire总线43【例】温度

20、传感器DS18B20的DQ与P3.4相连。 下列为读温度和转换程序。（P3.4）44;-;*DS18B20读温度子程序;12位分辨率，MSB存入65H，LSB存入64H;转换为BCD码存入6FH（符号位，FFH负，00H正）,6EH（百位）;6DH（十位）,6CH（个位）,6BH（小数）;-RD_TEMP:SETB P3.4 LCALL RST1820 ;读温度之前必须先复位 JB F0,YES ;查看标志位看18B20是否存在，1为存在，0为不存在 RET ;不存在则返回 YES:MOV A,#0CCH ;存在则开始读温度,跳过ROM匹配 LCALL WRB ;调写子程序 MOV A,#44

21、H ;发出温度转换命令 LCALL WRB ;调写子程序 MOV B,#150 WT:LCALL DISP DJNZ B,WT;等待AD转换完成,现在分辨率为12位,温度最大转换时间为750MS LCALL RST1820 ;读温前需要复位 MOV A,#0CCH ;跳过ROM匹配 LCALL WRB MOV A,#0BEH ;发读温度命令 LCALL WRB LCALL RD2B ;将温度数据读回 LCALL BTOD;将温度值转换为BCD码 RET45;18B20复位子程序;18B20复位需要将数据位拉低500us;18B20收到信号后要等待16-60us,然后发出60-240us的低脉冲

22、RST1820:SETB P3.4 NOPCLR P3.4MOV R6,#3 RST0:MOV R7,#105 ;设一个537us延时 DJNZ R7,$DJNZ R6,RST0 SETB P3.4 ;拉高数据线,等待回应NOP NOPNOP MOV R6,#23 RST1:JNB P3.4,RST2 ;延时延时50us等待18B20回应,若返回低脉冲则说明18B20存在 DJNZ R6 ,RST1 LJMP RST3 ;经过反应时间而没检测到18B20的存在,则跳转去清零标志位 RST2:SETB F0 ;检测到18B20存在,置1标志位 LJMP RST4 RST3:CLR F0 ;没检测

23、到18B20,清零标志位 LJMP RST5 RST4:MOV R6,#111;延时240us,确定回应信号已发完 DJNZ R6,$ RST5:SETB P3.4 RET 46;-;写18B20子程序;- WRB:MOV R6,#8 ;写计数寄存器，一共有8位数据 CLR C WRB1:CLR P3.4MOV R7,#6;设一个延时 DJNZ R7,$ RRC A;右循环，先输出低位 MOV P3.4,C MOV R7,#23;设延时50us DJNZ R7,$ SETB P3.4 NOP NOP DJNZ R6,WRB1 ;判断是否完成数据传送 SETB P3.4 ;完成传送拉高数据位 R

24、ET47;-;从18B20中读出温度数据子程序,存入65H,64H;- RD2B:MOV R5,#2 ;设读回数据个数指针 MOV R0,#64H ;把温度数据低位存入64H RD2B0:MOV R6,#8 ;设数据长度指针 RD2B1:CLR C SETB P3.4 NOP NOP CLR P3.4NOPNOPNOPSETB P3.4MOV R7,#9 DJNZ R7,$MOV C,P3.4MOV R7,#23 DJNZ R7,$RRC ADJNZ R6,RD2B1MOV R0,A INC R0;高位存入65HDJNZ R5,RD2B0RET48;-;将温度数据转换为BCD码子程序;- BT

25、OD:MOVA,65HJNBACC.7,PLUS;判断正负CPLAMOV67H,AMOVA,64HCPLAADDA,#01HMOV66H,AMOVA,67HADDCA,#00HMOV67H,A;若为负数，求绝对值存入67H,66HMOV 6FH,#0FFH;置负数标志SJMPBTOD0 PLUS:MOV 6FH,#00H;置正数标志MOV67H,65HMOV66H,64H49BTOD0:MOVA,66HANLA,#0FHMOVDPTR,#POINTMOVCA,A+DPTRMOV 6BH,AMOVA,66HANLA,#0F0HSWAPAMOV63H,AMOVA,67HANLA,#07HSWAPA

26、ORLA,63HMOVB,#100DIVABMOV6EH,AMOVA,#10XCHA,BDIVABMOV6DH,AMOV6CH,BRET POINT:DB 00H,01H,01H,02H,02H,03H,04H,04H,05H,06H,06H,07H,07H,08H,09H,09H50 SPI（Serial Periperal Interface）是Motorola公司推出的同步串行外设接口，允许单片机与多个厂家生产的带有该接口的设备直接连接，以串行方式交换信息。 使用条线：串行时钟SCK，主器件输入/从器件输出数据线MISO（简称SO），主器件输出/从器件输入数据线MOSI（简称SI）和从器件选择线（CS