第8章单片机行口的应用.ppt

1、第八章 串行口应用,一、串口组成及工作原理 异步接收/发送器URAT （Universal Asynchronous Receiver/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（Serial Buffer), 用各自的时钟源控制发送、接收数据。,单工、双工、全双工,8.1 数据传输,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或T2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”，必须软件清零。

2、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，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SCON SM0SM1=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

3、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,2、电源控制寄存器PCON,SMOD：波特率倍增位，“0”原波特率，“1”波特率*2 GF0、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，

4、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 移位寄存器方式，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、R

5、B8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(定时器溢出率)。 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1

6、1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(定时器溢出率), 方式2:波特率=fosc/64(32)。 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效验位。 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

7、，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 方式0，波特率为固定值，单片机时钟频率的1/12，即fosc/12； 方式2有两种波特率，波特率=(2SMOD/64)fosc， 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，N= (1/2k-Z)*fosc/12 k定时器工作方式，=13、16、8； 如波特率为1200 bit/s，不加倍，SMOD=0，选用定时器T1，方式2工作， 12

8、00=（20/32）*N ，N=38400， 38400=（12*106/12）*(1/28-Z) Z=230D=0E6H，通常选fosc=11.059MHz， Z=230D=0E8H 也可根据要求波特率查表得出定时器初值。,8.2 认识74164/74165,8.3 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

9、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（05V），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1200M，最高数据速率为 10MbpS。,3、8051与RS-232电平传输,DB-9

10、或DB-25插座信号定义 DB-25 DB-9 信号名称 含 义 2 3 TXD 数据发送端 3 2 RXD 数据接收端 4 7 RTS 请求发送（计算机要求发送信息） 5 8 CTS 清除发送（Modem准备接收数据） 6 6 DSR 数据设备准备就绪 7 5 SG 信号地 8 1 DCD 数据或载波检测 20 4 DTR 数据终端准备就绪 22 9 RI 响铃指示,MAX232（ MAX202 ）（MAXIM美信公司）含两路接收器或驱动器的单电源转换芯片， +5V电源工作，可以将TTL电平转换成RS232输出所需电平。 MAX232（202）引脚说明 C+、C- 外围电容 T1IN 第一路

11、TTL/CMOS驱动电平输入 T1OUT 第一路RS-232电平输出 R1IN 第一路RS-232电平输入 R1OUT 第一路TTL/CMOS驱动电平输出 T2IN 第二路TTL/CMOS驱动电平输入 T2OUT 第二路RS-232电平输出 R1IN 第二路RS-232电平输入 R1OUT 第二路TTL/CMOS驱动电平输出,8.4 MCS-51机间通信的C语言编程,8.4.1 点对点的串行异步通信 1通信双方的硬件连接,8051间RS232C电平信号的传,2通信双方的约定,点对点通信的程序框图,3. 点对点通信编程 点对点通信双方基本等同，只是人为规定一个为发送，一个为接收。要求两机串行口的

12、波特率相同，因而发送和接收方串行口的初始化相同。可编制含有初始化函数、发送函数接收函数的程序，在主函数中根据程序的发送、接收设置TR，采用条件判别决定使用发送函数还是接收函数。这样点对点通信的双方都可运行此程序，只需在程序运行之前人为设置选择TR，一个令TR=0，一个令TR=1，然后分别编译，在两机上分别装入，同时运行。,例 点对点通信。 点对点通信的程序如下：,#include #define uchar unsigned char #define TR 1 /*发送接收差别值TR=0发送*/ uchar idata buf10； uchar pf； void init(void) /*串行

13、口初始化*/ TMOD=0 x20； /*设T/C1为定时方式2*/ TH1=0 xe8； /*设定波特率*/,TL1=0 xe8； PCON=0 x00； TR1=1； /*启动T/C1*/ SCON=0 x50； /*串行口工作在方式1*/ void send(uchar idata *d) uchar i； do SBUF=0 xaa； /*发送联络信号*/ while(TI= =0)； /*等待发送出去*/ TI=0；,while(RI= =0)； /*等待B机回答*/ RI=0； while(SBUF0 xbb)!=0)； /*B机未准备好，继续联络*/ do pf=0； /*清校验

14、和*/ for ( i=0；i16；i+) SBUF=di； /*发送一个数据*/ pf+ =di； /*求校验和*/ while(TI= =0)；TI=0； SBUF=pf； /*发送校验和*/,while(TI= =0)；TI=0； while(RI= =0)；RI=0； /*等待B机回答*/ while(SBUF!=0)； /*回答出错，则重发*/ void receive (uchar idata *d) uchar i； do while (RI= =0)； RI=0； while (SBUF0 xaa)! =0)； /*判A机请求否*/ SBUF=0 xbb； /*发应答信号*/,

15、while (TI= =0)； TI=0； while (1) pf=0； /*清校验和*/ for ( i=0；i16；i+) while (RI= =0)； RI=0； d i =SBUF； /*接收一个数据*/ pf+ =di； /*求校验和*/ while (RI= =0)； RI=0； /*接收A机校验和*/ if (SBUF pf) = =0) /*比较校验和*/ SBUF=0 x00； break； /*校验和相同发00*/ else SBUF=0 xff； /*出错发FF，重新接收*/,while(TI= =0)； TI=0； void main (void) init ( )

16、； if(TR= =0) send(buf)； else receive(buf)； ,8.4.2 多机通信 1通信接口,总线式主从式多机系统,2通信协议,根据MCS-51串行口的多机通信能力，多机通信可以按照以下协议进行： (1) 首先使所有从机的SM2位置1处于只接收地址帧的状态。 (2) 主机先发送一帧地址信息，其中8位地址，第9位为地址/数据信息的标志位，该位置1表示该帧为地址信息。 (3) 从机接收到地址帧后，各自将接收的地址与本机的地址比较。对于地址相符的那个从机，使SM2位清零，以接收主机随后发来的所有信息；对于地址不符的从机，仍保持SM2=1，对主机随后发来的数据不予理睬，直至

17、发送新的地址帧。,(4) 当从机发送数据结束后，发送一帧校验和，并置第9位(TB8)为1，作为从机数据传送结束标志。 (5) 主机接收数据时先判断数据结束标志(RB8)，若RB8=1，表示数据传送结束，并比较此帧校验和，若正确，则会送正确信号00H，此信号令该从机复位(即重新等待地址帧)；若校验和出错，则发送0FFH，令该从机重发数据。若接收帧的RB8=0，则原数据到缓冲区，并准备接收下帧信息。 (6) 若主机向从机发送数据，从机在第(3)步中比较地址相符后，从机令SM2=0，同时把本站地址发回主机。作为应答之后才能收到主机发送来的数据。其它从机(SM2=1)，无法收到数据。,(7) 主机收到

18、从机的应答地址后，确认地址是否相符。如果地址不符，发复位信号(数据帧中TB8=1)；如果地址相符，则清TB8，开始发送数据。 (8) 从机接收到复位命令后回到监听地址状态(SM2=1)。否则开始接收数据和命令。,3. 通信程序 设主机发送的地址联络信号00H，01H，02H为从机设备地址，地址FFH是命令各从机恢复SM2为1的状态，即复位。主机的命令编码为： 01H 请求从机接收主机的数据命令； 02H 请求从机向主机发送数据命令。 其它都按从机向主机发送数据命令02H对待。,从机的状态字节格式为：,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,RRDY=1：从机准备好接收主机的数据。 TR

19、DY=1：从机准备好向主机发送数据。 ERR=1：从机接收到的命令是非法的。 通常从机以中断方式控制和主机的通信。程序可分成主机程序和从机程序，约定一次传送的数据为16个字节，以02H地址的从机为例。,1) 主机程序,多机通信主机程序流程图,主机程序如下： #include #define uchar unsigned char #define SLAVE 0 x02 /*从机地址*/ #define BN 16 uchar idata rbuf 16； uchar idata tbuf 16=master transmit； void err (void) SBUF=0 xff； while

20、(TI!=1)；TI=0； ,uchar master (char addr, uchar command) uchar aa, i，p； while(1) SBUF=SLAVE； /* 发呼叫地址 */ while (TI!=1)；TI=0； while (RI!=1)；RI=0； /* 等待从机回答 */ if(SBUF!=addr) err( )； /* 若地址错，发复位信号 */ else /* 地址相符 */ TB8=0； /* 清地址标志 */ SBUF=command； /* 发命令 */ while (TI!=1)；TI=0； while (RI!=1)；RI=0；,aa=SBUF； /*