ljy_第7章mcs-51的串行口剖析

《ljy_第7章mcs-51的串行口剖析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ljy_第7章mcs-51的串行口剖析（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、43/1,第7章 MCS-51的串行口,7.1串行口的结构 7.2串行口的4种方式 7.3多机通讯 7.4波特率的制定方法 7.5串行口的编程和应用,43/2,全双工的异步通讯串行口。 双工：接收、发送数据同时进行。 异步通讯：收、发双方没有同步时钟来控制收、发双方同步传送，而靠各自的时钟来控制数据传送。 4种工作方式 ,波特率由片内定时器/计数器控制。 每发送或接收一帧数据，均可发出中断请求。 除用于串行通讯，还可用来扩展并行I/O口。,43/3,7.1 串行口的结构 串行口内部结构如下图，两个物理上独立地接收和发送缓冲器，可同时收、发数据。 两个数据缓冲器共用一个特殊功能寄存器字节地址：S

2、BUF（99H）。 控制寄存器共两个：特殊功能寄存器SCON和PCON。,43/4,7.1.1 串行口控制寄存器SCON 字节地址98H，可位寻址，格式如图所示。 （1）SM0、SM1串行口4种工作方式的选择位 串行口的4种工作方式 SM0 SM1 方式 功 能 说 明 0 0 0 同步移位寄存器方式（用于扩展I/O口） 0 1 1 8位异步收发，波特率可变（由定时器控制） 1 0 2 9位异步收发，波特率为fosc/64或fosc/32 1 1 3 9位异步收发，波特率可变（由定时器控制）,43/5,（2）SM2 多机通信控制位 用于方式2或方式3中。 当串行口以方式2或方式3接收时， 如果

3、SM2=1，只有当接收到的第9位数据（RB8）为“1”时，才将接收到的前8位数据送入SBUF，并置“1” RI，产生中断请求；当接收到的第9位数据（RB8）为“0”时，则将接收到的前8位数据丢弃。 如果SM2=0，则不论第9位数据是“1”还是“0”，都将前8位数据送入SBUF中，并置“1” RI，产生中断请求。 在方式1时，如果SM2=1，则只有收到停止位时才会激活RI。 在方式0时，SM2必须为0。,43/6,（3）REN允许串行接收位 由软件置“1”或清“0”。 REN=1 允许串行口接收数据。 REN=0 禁止串行口接收数据。 （4）TB8发送的第9位数据 方式2和3时，TB8是要发送的

4、第9位数据，标志。 =1为地址帧, =0为数据帧可作为奇偶校验位使用，也可作为地址帧或数据帧的 （5）RB8接收到的第9位数据 方式2和3时，RB8存放接收到的第9位数据。在方式1，如果SM2=0，RB8是接收到的停止位。在方式0，不使用RB8。,43/7,（6）TI发送中断标志位 方式0时，串行发送第8位数据结束时由硬件置“1”， 其它工作方式，串行口发送停止位的开始时置“1”。 TI=1，表示一帧数据发送结束，可供软件查询，也可申请中断。CPU响应中断后,在中断服务程序中向SBUF写入要发送的下一帧数据。TI必须由软件清0。 （7）RI接收中断标志位 方式0时，接收完第8位数据时，RI由硬

5、件置1。 其它工作方式，串行接收到停止位时，该位置“1”。 RI=1，表示一帧数据接收完毕，并申请中断,要求CPU从接收SBUF取走数据。该位的状态也可供软件查询。RI必须由软件清“0”。,43/8,7.1.2 特殊功能寄存器PCON 字节地址为87H，没有位寻址功能。 SMOD：波特率选择位。 例如：方式1的波特率的计算公式为： 方式1波特率=（2SMOD/32）定时器T1的溢出率 当SMOD=1时，要比SMOD=0时的波特率加倍，也称SMOD位为波特率倍增位。,43/9,7.2 串行口的4种工作方式,7.2.1 方式0 同步移位寄存器输入输出方式，常用于外接移位寄存器，以扩展并行I/O口。

6、 8位数据为一帧，不设起始位和停止位，先发送或接 收最低位。波特率固定为fosc/12。帧格式如下：,43/10,1方式0发送 当CPU执行一条将数据写入发送缓冲器SBUF的指令时，产生一个正脉冲，串行口即把SBUF中的8位数据以fosc/12的固定波特率从RXD引脚串行输出，低位在先,TXD引脚输出同步移位脉冲，发送完8位数据置“1”中断标志位TI。,43/11,2方式0接收 方式0接收时，REN为串行口接收允许接收控制位，REN=0，禁止接收；REN=1，允许接收。 当CPU向串行口的SCON寄存器写入控制字（置为方式0，并置“1”REN位，同时RI=0）时，产生一个正脉冲，串行口即开始接

7、收数据。引脚RXD为数据输入端，TXD为移位脉冲信号输出端，接收器也以fosc/12的固定波特率采样RXD引脚的数据信息，当接收到8位数据时置“1”中断标志RI。表示数据接收完毕，可接收下一帧数据的。,43/12,方式0下： 1）SCON中的TB8、RB8位没有用到 2）发送或接收完8位数据由硬件置“1”TI或RI中断标志位，CPU响应中断。 3）TI或RI标志位须由用户软件清“0” ： CLR TI ；TI位清“0” CLR RI ；RI位清“0” 4）方式0时，SM2位（多机通讯控制位）必须为0。,43/13,方式0下： 接收、发送的移位时钟均由单片机TXD端输出,43/14,例：利用串行

8、口工作方式0扩展出8位并行I/O口，驱动共阳LED数码管显示09。,AB,CLK,h g f e d c b a,CLR,+5V,VCC,TxD,RxD,51单片机,74LS164,共阳LED数码管,43/15,根据上图编写的通过串行口和 74LS164 驱动共阳LED数码管 (查表)显示0-9数字的子程序： DSPLY:MOV DPTR, #TABLE MOVC A, A+DPTR MOV SBUF, A JNB TI, $ CLR TI RET TABLE:DB 0C0H,0F9H,0A4H DB 0B0H,99H,92H DB 82H,0F8H,80H,90H,h g f e d c b

9、 a,累加器 A,1 1 0 0 0 0 0 0,0C0H = “0”,1 0 1 1 0 0 0 0,0B0H = “3”,共阳极,h g f e d c b a,a,b,c,d,g,e,f,h,43/16,7.2.2 方式1 SM0、SM1=01。用于数据的串行发送和接收。TXD脚和RXD脚分别用于发送和接收数据。 方式1收发一帧的数据为10位，1个起始位（0），8个数据位，1个停止位（1），先发送或接收最低位。帧格式如图所示。,波特率由下式确定： 方式1波特率= （2SMOD/32） 定时器T1的溢出率 SMOD为PCON寄存器的最高位的值（0或1）。,43/17,1方式1发送 方式1输

10、出时，数据位由TXD端输出， 一帧信息为10位，1位起始位0，8位数据位（先低位）和1位停止位1。 当CPU执行一条数据写发送缓冲器SBUF的指令，就启动发送。图中TX时钟的频率就是发送的波特率。发送开始时，内部发送控制信号变为有效。将起始位向TXD输出，此后，每经过一个TX时钟周期，便产生一个移位脉冲，并由TXD输出一个数据位。8位数据位全部发送完毕后，置“1”中断标志位TI，然后失效。,43/18,1方式1发送 方式1发送数据的时序，如图所示。,43/19,2方式1接收 数据从RXD（P3.0）引脚输入。当检测到起始位的负跳变时，则开始接收。 定时控制信号有两种： 一种是接收移位时钟（RX

11、时钟），它的频率和传送的波特率相同。 另一种是位检测器采样脉冲，它的频率是RX时钟的16倍。也就是在1位数据期间，有16个采样脉冲，以波特率的16倍的速率采样RXD引脚状态，当采样到RXD端从1到0的跳变时就启动检测器，接收的值是3次连续采样（第7、8、9个脉冲时采样）取其中两次相同的值，以确认是否是真正的起始位（负跳变）的开始。,43/20,2方式1接收,43/21,43/22,当一帧数据接收完毕以后，必须同时满足以下两个条件，这次接收才真正有效。 RI=0，即上一帧数据接收完成时，RI=1发出的中断请求已被响应，SBUF中的数据已被取走，说明“接收SBUF”已空。 SM2=0或 SM2=1

12、且收到的停止位=1（方式1时，停止位已进入RB8），则收到的数据装入SBUF和RB8（RB8装入停止位），且置“1”中断标志RI。 若这两个条件不同时满足，收到的数据不能装入SBUF，该帧数据将丢失。,43/23,7.2.3 方式2 9位异步通信接口。每帧数据均为11位，1位起始位0，8位数据位（先低位），1位可程控的第9位数据和1位停止位。帧格式见下图。 （TB8）,方式2的波特率由下式确定： 方式2波特率= （2SMOD/64）fosc,43/24,1方式2发送 发送前，先根据通讯协议由软件设置TB8（例如，双机通讯时的奇偶校验位或多机通讯时的地址/数据的标志位）。 方式2发送数据波形如图

13、所示。,43/25,例7-1 方式2发送在双机通讯中的应用。 在双机通讯中，以TB8作为奇偶校验位，处理方法为数据写入SBUF之前，先将数据的奇偶校验位写入TB8，以保证采用偶校验发送。 PIPTI： PUSH PSW ；现场保护 PUSH Acc SETB RS1 ；选择第2组工作寄存器区 CLR RS0 CLR TI ；发送中断标志清“0” MOV A，R0；取数据 MOV C,P ；校验位送TB8,采用偶校验 MOV TB8 ,C MOV SBUF ,A ；启动发送 INC R0 ；数据指针加1 POP Acc ；恢复现场 POP PSW RETI ；中断返回,43/26,2方式2接收

14、SM0、SM1=10，且REN=1。数据由RXD端输入，接收11位信息。当位检测逻辑采样到RXD引脚从1到0的负跳变，并判断起始位有效后，便开始接收一帧信息。在接收器完第9位数据后，需满足以下两个条件，才能将接收到的数据送入SBUF。 （1）RI=0，意味着接收缓冲器为空。 （2）SM2=0或当SM2=1时，接收到第9位数据位RB8=1。 当上述两个条件满足时，接收到的数据送入SBUF（接收缓冲器），第9位数据送入RB8，并置“1”RI。若不满足这两个条件，接收的信息将被丢弃。,43/27,2方式2接收 串行口方式2接收数据的时序波形如图所示。,43/28,例7-2 方式2接收在双机通讯中的应

15、用。 若附加的第9位数据为校验位，偶校验处理，R0为数据指针。 PIRI: PUSH PSW PUSH Acc SETB RS0 ；选择1组寄存器区 CLR RS1 CLR RI MOV A,SBUF ；收到数据送A MOV C,P ；P=1 奇数，P=0 偶数 JNC L1 JNB RB8,ERP ；ERP为出错处理程序 AJMP L2 L1: JB RB8,ERP L2: MOV R0,A INC R0 POP Acc POP PSW ERP: ；出错处理程序段 RETI,43/29,7.2.4 方式3 当SM0、SM1=11，串行口工作在方式3。方式3为波特率可变的9位异步通讯方式，除波

16、特率外，方式3和方式2相同。方式3发送和接收数据的时序波形见方式2的图。 方式3的波特率由下式确定： 方式3波特率=（2SMOD/32）定时器T1的溢出率,43/30,多个MCS-51单片机可利用串行口可进行多机通讯。要保证主机与所选择的从机实现可靠地通讯，必须保证串行口具有识别功能。 串行口控制寄存器SCON中的SM2位就是满足这一条件而设置的多机通讯控制位。原理是在串行口以方式2（或方式3）接收时，若SM2=1，表示置多机通讯功能位，这时出现两种可能情况： （1）接收到的第9位数据为1时，数据才装入SBUF，并置中断标志RI=1向CPU发出中断请求； （2）接收到的第9位数据为0时，则不产生中断标志，信息将抛弃