串行接口及应用

第7章

串行接口与应用7.1串行通信的基本知识7.2MCS-51单片机串行口的结构与工作方式7.3主从式多机通信退出7.1串行通信的基本知识 在MCS-51单片机内部，有一个通用异步接收/发送器（UART）。这是一个全双工串行接口，能同时进行发送和接收数据。利用这个串行接口，可以实现单片机之间的单机通信、多机通信，以及与PC机之间的通信。 7.1.1数据通信的基本概念 1、数据通信 2、通信方式 有两种通信方式：一种是并行通信，一种是串行通信。 7.1.2串行通信方式 串行通信有三种方式：单工通信、半双工通信和全双工通信。 7.1.3数据同步技术1、异步通信7.2MCS-51单片机串行口的结构与工作方式 7.2.1串行口的结构 MCS-51有一个可编程的全双工串行通信接口，可作为通用异步接收/发送器UART，也可作为同步移位寄存器。它的帧格式有8位、10位和11位，可以设置为固定波特率和可变波特率，给使用者带来很大的灵活性。 7.2.2串行口控制寄存器SCON和电源控制寄存器PCON 1、串行口控制寄存器SCON 串行口控制寄存器SCON决定串行口通信工作方式，控制数据的接收和发送，并标示串行口的工作状态等。其位格式为： SM0、SM1：串行口工作方式控制位，两位对应四种工作方式，如表7-1所示（fosc是晶振频率）。 2、电源控制寄存器PCON 电源控制寄存器PCON中只有一位SMOD与串行口工作有关，它的位格式为： SMOD：波特率倍增位。串行口工作在方式1、方式2、方式3时，若SMOD=1，则波特率提高一倍；若SMOD=0，则波特率不提高一倍。单片机复位时，SMOD=0。 7.2.3波特率设计 1、方式0的波特率 工作方式0时，移位脉冲由机器周期的第6个状态周期S6给出，每个机器周期产生一个移位脉冲，发送或接收一位数据。因此，波特率是固定的，为振荡频率的1/12，不受PCON寄存器中SMOD的影响。用公式表示为：工作方式0的波特率=fosc/12 2、方式2的波特率 工作方式2时，移位脉冲由振荡频率fosc的第二节拍P2时钟（即fosc/2）给出，所以，方式2波特率取决于PCON中的SMOD位的值，当SMOD=0时，波特率为fosc的1/64；当SMOD=1时，波特率为fosc的1/32，用公式表示为；工作方式2波特率=（2SMOD/64）×fosc 3、工作方式1和方式3的波特率 【例8-1】8051单片机时钟振荡频率为11.0592MHZ，选用定时器T1（工作在方式2）作波特率发生器，波特率为4800bps，求定时器T1的初值X。 解设波特率控制位SMOD=0，则：X=256−（11.0592×106×（0+1）/（384×4800）=250=FAH 所以，（TH1）=（TL1）=FAH 系统晶振频率选用11.0592MHZ，是为了使初值为整数，从而产生精确的波特率。 7.2.4串行口的四种工作方式 串行口的四种工作方式中，串行通信只使用方式1、方式2、方式3，方式0主要用于扩展并行输入输出口。 1、串行口工作方式07.3主从式多机通信 7.3.1主从式多机通信原理 7.3.2多机通信协议 7.3.3串行通信实例

【例7-1】有两台8031单片机相距很近，直接将它们的串行口相连，1#机的TXD接2#机的RXD，2#机的TXD接1#机的RXD，二机的GND相连。二机的晶振频率均为11.0592MHZ，通信的波特率为4800bps。现将第一台8031单片机片内RAM40H～5FH单元内的数据，串行发送到第二台8031单片机片内RAM60H～7FH单元中。 发送与接收的参考程序如下：1#单片机发送程序：

ORG1000H TX:

MOVTMOD,#02H

MOVTH1,#0FAH

MOVTL1,#0FAH MOVSCON,#80H ；设定工作方式2

MOVPCON,#00H； 波特率为fosc/64

SETBTR0

MOVR0,#40H ；设发送数据的地址指针

MOVR2,#20H ；设发送数据长度LOOP: MOVA,@R0 ；取发送数据送A

MOVC,PSW.0

MOVTB8,C ；奇偶位送TB8

MOVSBUF,A ；启动发送WAIT: JBCTI,LL1 ；判发送中断标志

SJMPWAIT

LL1:

INCR0

DJNZR2,LOOP

RET2#单片机接收程序：

ORG1000HRX:

MOVTMOD,#02H

MOVTH1,#0FAH

MOVTL1,#0FAH

MOVSCON,#90H ；设定工作方式2，并允许接收

MOVPCON,#00H

SETBTR0

MOVR0,#60H

MOVR2,#20H

LOOP: JBCRI,MM1 ；等待接收数据

SJMPLOOP

MM1: MOVA,SBUF ；读入一帧数据

JBPSW.0,PP1 ；判接收端奇偶

JBRB8,ERROR ；判发送端奇偶

SJMPRIGHT

PP1:

JNBRB8,ERROR ；接收出错RIGHT: MOV@R0,A ；接收正确

INCR0

DJNZR2,LOOP

ERROR: SETBPSW.5 ；置出错标志

RET

【例7-2】甲乙两机进行串行通信，将甲机片外RAM中1000H单元开始的32个数据发送到乙机的片外RAM1000H开始的单元中。二机的晶振频率均为11.0592MHZ，通信的波特率为1200bps。 设甲、乙机串行口均工作在方式1，根据发送和接收的波特率，设置定时器T1工作在方式2，当SMOD=0，则计数初值为E8H。甲机发送子程序流程图如图7-7（a）所示，乙机接收子程序流程图如图7-7（b）所示。参考程序如下：(1)甲机发送子程序：ORG1000HTTTT: MOVTMOD,#20H MOVTH1,#0E8H MOVTL1,#0E8H SETBTR1 MOVSCON,#50H MOV87H,#00HENTER: MOVDPH,#10H MOVDPL,#00H MOVR4,#20H MOVR5,#00HTX1:

MOVA,#04H

MOVSBUF,AWAIT1: JBCTI,RX1

SJMPWAIT1RX1:

JBCRI,NEXT1

SJMPRX1NEXT1: MOVA,SBUF

CJNEA,#00H,TX1TX2:

MOVA,R4

MOVSBUF,A

ADDA,R5

MOVR5,AWAIT2: JBCTI,TX3

SJMPWAIT2TX3

: MOVXA,@DPTR

MOVSBUF,A

ADDA,R5

MOVR5,A

INCDPTRWAIT3: JBCTI,NEXT2

SJMPWAIT3NEXT2: DJNZR4,TX3

MOVA,R5

MOVSBUF,AWAIT4: JBCTI,RX_11H

SJMPWAIT4RX_11H: JBCRI,IF_11H

SJMPRX_11HIF_11H: MOVA,SBUF

CJNEA,#11H,ENTER RET(2)乙机接收子程序：

ORG1000HRRRR:

MOVTMOD,#20H

MOVTH1,#0E8H

MOVTL1,#0E8H

SETBTR1

MOVSCON,#50H

MOV87H,#00HENTER: MOVDPH,#10H

MOVDPL,#00H

MOVR5,#00HRX1:

JBCRI,IF_04H

SJMPRX1IF_04H: MOVA,SBUF

CJNEA,#04H,TX_FFH

MOVA,#00H

MOVSBUF,AWAIT1: JBCTI,RX2

SJMPWAIT1

LJMPRX2TX_FFH: MOVA,#0FFH

MOVSBUF,AWAIT2: JBCTI,LL1

SJMPWAIT2LL1:

LJMPENTERRX2:

JBCRI,LL2

SJMPRX2LL2:

MOVA,SBUF

MOVR4,A

MOVR5,ARX3:

JBCRI,LL3

SJMPRX3LL3:

MOVA,SBUF

MOVX@DPTR,A

INCDPTR

ADDA,R5

MOVR5,A

DJNZR4,RX3RX4:

JBCRI,LL4

SJMPRX4LL4:

MOVA