第六讲 串行口应用

第六讲串行口应用

一、串口组成及工作原理

异步接收/发送器UART（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter)用于串行全双工异步通信，也可作同步寄存器使用。TXD端发送数据，RXD端接收数据；两个发送缓冲器SBUF（SerialBuffer),用各自的时钟源控制发送、接收数据。串口基本组成示意图

由所用指令是发送还是接收决定对哪个SBUF操作工作原理

发送（输出）：将数据写入发送SBUF（只写不读），串口控制器按波特率发生器（定时器T1构成）提供的时钟速率把发送SBUF中的并行数据一位一位从TXD端输出。一帧数据结束时，硬件将TI置”1”，TI必须软件清零。发送为主动，只要SBUF中有数据，就发送。

接收（输入）：REN=1，RI=0，接收SBUF（只读不写）。接收器按要求的波特率采样RXD，待接收到一个完整的的字节后，就装入SBUF。SBUF具有双缓冲作用，在CPU未读入一个接收数据前就开始接收下一个数据，CPU要在下一个字节接收完毕前读取SBUF中的数据。数据接收完，硬件自动置RI=1，RI必须软件清零。二、串行口有关的寄存器1、串行口控制寄存器SCONSM0SM1=00，方式0，移位寄存器输入/输出方式。SM0SM1=01，方式1，10位异步通信方式。SM0SM1=10、11，方式2、3，11位异步通信方式。REN串口允许接收位:”1”允许接收,“0”禁止接收,软件控制TB8:方式2、3时发送的第九个数据，可由软件置位或清零。RB8:方式2、3时接收的第九个数据，方式1时接收的停止位。TI接收中断标志，RI发送中断标志SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI2、电源控制寄存器PCONSMODGF1GF0PDIDLSMOD：波特率倍增位，“0”原波特率，“1”波特率*2GF0、GF1：通用标志位PD：掉电方式位，PD=1，掉电方式。当检测到单片机有故障时，置PD为1，单片机停止工作，内部RAM单元被保存。当电源恢复后，硬件复位10ms即退出掉电方式。IDL：待机方式位，“1”待机方式，此时振荡器仍运行，并向中断逻辑、串行口、定时/计数提供时钟，CPU时钟被阻断，CPU不工作，中断功能存在，SP、PSW、ACC及通用寄存器被“冻结”。采用中断可退出待机方式。三、串行口工作方式介绍串行口有四种工作方式：

方式0:同步移位寄存器方式，8位数据,波特率为fosc/12，外接串并移位寄存器可将数据通过串/并转换输出。发送（输出）：将数据写入发送SBUF，串口将8位数据以波特率为fosc/12从RXD输出，同时TXD端输出同步脉冲，一帧数据8位结束时，硬件将TI置“1”，必须软件清零。接收（输入）：REN=1，RI=0，接收器以fosc/12的波特率采样RXD端引入的数据，8位数据接收完，硬件自动置RI=1，必须软件清零。方式0中SCON寄存器中的SM2、TB8、RB8均无意义，设为0。

方式1：一帧10位异步通信方式，1位起始位

(0)，8位数据位(低位在前)，1位停止位(1)，起始位、停止位自动加入，TXD发送端，RXD接收端，波特率=(2SMOD/32)*N(T1溢出率)。发送：将数据写入SBUF，即起动发送，数据由TXD输出，定发送完一帧信息时，硬件将TI置1，必须软件清零。接收：REN=1时，串行口采样RXD端，当检测到“1”到“0”的变化时（即起始位），开始接收，9位全部收齐时，此时若RI=0，停止位为“1”，便将接收的8位数据装入SBUF，停止位送入RB8，置位RI，若不满足上述条件，则接收无效。重新接收。方式2、3：一帧11位异步通信方式。1位起始位(0)，8位数据位(低位在前)，1位可编程位0或1，1位停止位(1)。方式3:波特率=(2SMOD/32)*N(T1溢出率),

方式2:波特率=foscX2SMOD/64。发送：将数据写入SBUF后，即启动发送,发送完一帧信息时，硬件将TI置1，必须软件清零。第九位来自SCON中的TB8(软件置1或清零)，作多机通信的标志位或数据的奇偶校验位。接收：REN=1时，采样RXD端，当检测到“1”到“0”的变化时（即起始位），开始接收，在接收到第9位数据后，此时若RI=0或SM2=0时，第九位送入RB8，8位数据装入SBUF，置位RI，若不满足上述条件，则不置位RI，接收无效。接收电路复位，重新检测RXD从“1”到“0”的变化，重新接收数据。四、波特率计算

波特率即数据传送速率，每秒传送二进制数码的位数bit/s。串行口四种工作方式决定三种波特率⑴方式0，波特率为固定值，单片机时钟频率的1/12，即fosc/12；⑵方式2有两种波特率，波特率=(2SMOD/64)fosc，⑶方式1和方式3波特率是可变的，波特率=(2SMOD/32)*N(定时器溢出率)定时器溢出率:1秒溢出的次数N，即定时时间的倒数N=fosc/(12*(2k-初值）

k定时器工作方式，ｋ=13、16、8；可根据要求波特率查表得出定时器初值。五、串口编程1、串口驱动显示单片机串口工作在方式0即移位寄存器方式时，串口外接一个串入/并出的移位寄存器，就可以扩展一个并行输出口。例:编写程序,使LED轮流显示.STB=0,8位并行数据输出端关闭STB=1,8位并行数据输出端输出MOVSCON,#00HMOVA,#01HLOOP:CLRP1.0MOVSBUF,AJNBTI,$CLRTISETBP1.0LCALLDELAYRLAJMPLOOP#include<reg51.h>sbitP1_0=P1^0;Delay();main(){ unsignedcharnIndex=1; SCON=0X00; for(;;) {

if(nIndex==0)nIndex=1; P1_0=0; //在发送数据时关闭74LS164的显示

SBUF=nIndex;

while(!TI); TI=0; P1_0=1; //避免暂态输出，等一个字节数据输出完再在LED上显示

Delay();

nIndex<<=1; }}Delay(){

int

nCounter;

for(nCounter=0;nCounter<3000;nCounter++);}#include<reg51.h>sbitP1_0=P1^0;Delay();unsignedcharnIndex=1;main(){ SCON=0X00; EA=1; ES=1; P1_0=0; SBUF=nIndex; for(;;);} voidSerial()interrupt4using0{ TI=0; P1_0=1; Delay(); P1_0=0;

nIndex<<=1;

if(nIndex==0)nIndex=1; SBUF=nIndex; }Delay(){ int

nCounter;

for(nCounter=0;nCounter<3000;nCounter++);}串口方式1的应用例：f=11.0592M,波特率为2400bps，编程单片机接收一个字节数据后将其发送。#include<reg51.h>main(){unsignedchartemp;PCON=0X00;

SCON=0X50;TMOD=0X20;TH1=0XF4;TL1=0XF4;TR1=1;for(;;){while(!RI);RI=0;temp=SBUF;SBUF=temp;

while(!TI);TI=0;}}六、双机通信介绍

1、双机通信（点对点）原理： 双机通信（点对点）利用单片机串行口实现两个单片机之间的串行异步通信。如果两个单片机相距很近（1.5m），将它们的串行口直接相连，即实现双机通信；如果距离较远，可利用RS232（15m）、RS429、RS423/422、RS485标准总线接口进行通信（1200m）。2、RS232芯片介绍

RS232标准总线接口（DB-9或DB-25插座）：单片机工作电平为TTL（0~5V），RS232标准电平（逻辑1：-15V~-5V；逻辑0：+5V~+15V）；常用晶体管MC1488、MC1489或MAX232作TTL与RS232的电平转换。

RS-232与RS-485：RS-232的操作方式是单驱动，单接收，误码率较高，最大传输距离为15M，最高数据速率为200KbpS,且不能连接多个外部设备。RS-485，操作方式是差分型的，数据传输更加安全可靠，还可以同时连接32个外部设备，最大传输距离可达120