单片机第六章课件

§第六章串行接口

MCS-51单片机内部有一个功能很强的全双工串行口，可同时接收和发送数据。此串行口能方便地与其他计算机或外部设备实现数据通信，也可用于输入／输出口的扩展。一、串行通信的基本概念

基本方式：

并行：8位或16位数据同时传送，速度快、传输线多、传输距离近。串行：数据按位传输，速度慢、传输线少、传输距离远。

一、串行通信的基本概念

串行通信方向：

单工：只能单方向传送数据半双工：同一时间只能作一个方向的传送全双工：双向同时收发数据接收器接收器

发送器发送器

数据流

半双工方式发送器接收器数据流接收器发送器全双工方式一、串行通信的基本概念

串行通信方式：

异步传送方式：数据按字符为单位传送，每帧数据含起始位（0）、数据位、奇偶校验位和停止位（1）4部分组成。同步传送方式：数据按块传送，数据块起始处发同步字符（SYN）。SYN同步字符CRC终止字符开始终止数据块同步通信数据格式二、MCS－51单片机的串行口

1、功能与结构：

MCS－51系列单片机内部有一个全双工的串行端口：P3.0（RXD）、P3.1（TXD），有4种工作方式。二、MCS－51单片机的串行口①串行口有两个独立的接收、发送缓冲器：SBUF，占用同一地址（99H）。发送时，只写不读；接收时，只读不写；中断标志是RI/TI。串行口控制寄存器SCON：

SM0、SM1：串行口工作方式设置位SM2：方式2和方式3的多机通讯控制位（方式0不用）REN：串行接收允许位，0－禁止接收，1－允许接收TB8：在方式2、3中，是要发送的第9位数据。RB8：在方式2、3中，是要接收的第9位数据。（TB8和RB8在方式0中均不用）TI：发送中断标志，须由软件清零。RI：接收中断标志，须由软件清零。

③电源控制寄存器PCON

字节地址87H，无位地址。其中与串行接口有关的只有D7位（PCON的最高位）SMOD：波特率加倍位，1－加倍，0－不加倍

2、串行口的四种工作方式

SM0SMl工作方式方式简单描述波特率000移位寄存器I/O振荡频率／1201110位UART可变10211位UART振荡频率／32或振荡频率／6411311位UART可变方式110位异步通信方式：1个起始位（0）、8个数据位（低位在前）、1个停止位（1）TXD端发送数据，RXD端接收数据方式1波特率可变：波特率＝2SMOD/32×（T1的溢出率）溢出率：每秒钟溢出的次数，定时时间的倒数。

方式2、311位异步通信方式：1个起始位（0）、8个数据位（低位在前）、1个附加的第9位和1个停止位（1）

TXD端发送数据，RXD端接收数据方式2只有两种波特率：fosc/32或fosc/64。（2SMOD/64×fosc）。方式3波特率可变：波特率＝2SMOD/32×（T1的溢出率）

3、多机通信主从式多机通信系统如下图。利用SM2控制位实现

主机TXDRXDTXDRXDRXDRXDTXDTXD从机2从机1从机n三、串行口应用举例

串行口信号发送流程：置串口方式（SCON)清中断标志TI发送数据送SBUF等待TI为1（查询方式或中断方式）清TI，重复发送数据三、串行口应用举例

串行口信号接收流程：置串口方式（SCON)置REN＝1，清中断标志RI等待RI为1（查询方式或中断方式）从SBUF取数据清RI，重复接收数据例1：由串行口发送带偶校验位的ASCⅡ码数据块。设数据块在片内30H～3FH单元。

解：设单片机采用12MHZ晶振，串行口工作于方式1，T1用作波特率发生器，工作于方式2，PCON中的SMOD位为0，发送的波特率为1200。

例1：另：根据题意，TMOD的方式控制字为20H（方式2）串行口SCON方式控制字为40H（方式1）相应的发送程序如下：例1：Tstart:MovTMOD,#20HMovTL1,#0E6H MovTH1,#0E6H MovSCON,#40h MovR0,#30h MovR7,#10H

SETBTR1Loop:MOVA,@R0 Movc,p MovACC.7,c MovSBUF,AWait: jnbTI,Wait ClrTi IncR0 DjnzR7,loop Ret例2：由串行口接受带偶校验位的ASCⅡ码数据块。设接受的数据块共10H个字节，存放于片内40H～4FH单元中。解：设单片机采用的晶振频率、波特率、SMOD位的值等均同上题。相应的接收子程序如下：

例3：设T1选工作方式2，fosc=11.0592MHz，SMOD=0，串行口工作于方式1，试设计一个波特率为2400的发生器。解：2400=n/32 有n=76800

T1的溢出率:N=1/t=fosc/12x(256-x)

故x=244D=0F4H

MOVSCON,#40H MOV TMOD，#20H MOV PCON，#00H MOV TL1，#0F4H MOV TH1，#0F4H SETB TR1例4：编写发送程序，将60H～6FH的数据块从串行口输出。将串行口定义为工作方式2发送，TB8作奇偶校验位。 MOV SCON，#80H MOV PCON，#80H MOV R0，#60H MOV R7，#10HLOOP： MOV A，@R0 MOV C，PSW.0 MOV TB8，C MOV SBUF，AWAIT：JBC TI，CONT SJMP WAIT CONT:INC R0 DJNZ R7，LOOP RET例5：设串行口外接一个串行输入设备，单片机和该设备采用11位异步通信方式，波特率2400，晶振为11.0592MHz，串行口选择工作方式3，定时器T1选工作方式2，SMOD=0时，计算得TL1初始值为0F4H。编制其接收程序。

PVE： MOV TMOD，#20H MOV PCON，#00H MOV TH1，#0F4H MOV TL1，#0F4H SETR TR1 MOV R0，#50H MOV R7，#10H MOV SCON，#0D0HWAIT： JBC RI，PRI SJMP WAITPRI： MOV A，SBUF JNB PSW.0，PNP JNB RB8，PER SJMP RIGHTPNP： JB RB8，PERRIGHT： MOV @R0，A INC R0 DJNZ R7，WAIT CLR PSW.5 ；奇偶校验正确 RETPER： SETB PSW.5 ；奇偶校验出错 RET四﹑串行扩展I/O接口:1.利用SPI扩展I/O接口：

⑴扩展并行输出口：

利用SPI扩展并行输出口示意图，见图6-41。

如图6-41，通过并行口输出片内RAM中20H和21H两个单元数据。MOVR7，#2；置计数器MOVR0，#20H；缓冲区指针MOVSCON，#00H；设置串行口为方式0CLRP1.0；允许串行接收OUT1：MOVA，@R0；取数据MOVSBUF，A；启动发送过程JNBTI，$；等待一帧发送结束CLRTIINCR0；指向下一数据DJNZR7，OUT1SETBP1.0；送出并行数据RET⑵扩展并行输入口：

利用SPI扩展并行输入口的示意图，见图6-42。

图6-42中，经串行口从16位的并行扩展口读入2个字节数据，并存入片内RAM的20H和21H单元中。MOVR7，#2；置计数器MOVR0，#20H；缓冲区指针CLRP1.0；置入并行数据SETBP1.0；允许串行移位MOVSCON，#10H串行口方式0，允许接收stop：JNBRI，$；等待一帧接收结束CLRRIMOVA，SBUF；读入数据MOV@R0，A；送入缓存区INCR0；调整指针DJNZR7，stop；未完，继续RET例6.5：用中断法编写串行口方式1下发送程序。设单片机主频为6MHz，定时器T1用作波特率发生器，波特率为2400bps，发送字符块在内部RAM的起始地址为BLOCK单元，字符块长度为LEN。要求奇校验位在数据的第7位发送，字符块长度LEN先发送。解：为使发送波特率为2400bps，取SMOD=1，计算得TH1和TL1的时间常数初值为0F4H。本程序由主程序和发送子程序两部分组成。其流程图如图6-13所示。主程序用于定时器T1和串行口初始化、发送字符块长度字节LEN、中断系统初始化；中断服务程序用于形成奇校验位并加到发送数据第7位和发送这个字符。ORG2000HBLOCKDATA20HLENDATA14HSTART：MOVTMOD，#20H；定时器T1为方式2M0VTL1，#0F4H；波特率为2400MOVTH1，#0F4H；给TH1送重装初值MOVPCON，#80H；令SMOD=1SETBTR1；启动T1MOVSCON，#40H；串行口为方式1MOVR0，#BLOCK；字符块起始址送R0MOVA，#LENM0VR1，A；字符块长度字节送R1MOVSBUF，A；发送LEN字节SETBEA；开CPU中断SETBES；允许串行口中断WAIT：SJMPWAIT；等待中断发送子程序：

ORG0023HLJMPTXSVE；转发送服务程序ORG2160TXSVE：CLRES；关串行口中断CLRTI；清TI

MOVA，@R0；发送字符送AMOVC，PSW.0；奇偶校验位送CCPLC；形成奇校验位送CMOVACC.7，C；使A中最高位为奇校验位MOVSBUF，A；启动发送DJNZR1，NEXT；所有字符发完停止发送INCR0；未完，字符块指针加1SJMPENDTNEXT：CLRESENDT：RETI；中断返回例6.6：用查询法编写串行口在方式3下的接收程序。设单片机主频为6MHz，波特率为2400bps，接收数据区起始地址为RBLOCK(内部RAM)，接收数据块长度由始发端发送。解：本程序由主程序和接收子程序组成。ORG2000HTBLOCKDATA40START：MOVTMOD，#20H；T1工作于方式2MOVTH1，#0F4H；设置时间常数初值MOVTL1，#0F4HSETBTR1；启动T1MOVSCON，#0D0H；串行口工作于方式3接收MOVPCON，#80H；使SMOD=1MOVR0，RBLOCK；接收数据区起始址送R0MOVR3，#00H；累加和寄存器清零ACALLRISV；调接收子程序：：SJMP$；动态暂停接收子程序：接收子程序流程图如图6-14(b)所示。参考程序为：RISV：CLRRI；清RILEN：JNBRI，RXLEN；等待接收数据块长度字节CLRRI；接收完后清RIMOVA，SBUF；数据块长度字节送A