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1、第4章 系统总线和通信接口（串行）,第五章 单片机串行通信技术,并行数据通信: 各位数据同时传送，速度快，但数据线多，见图a；,串行数据通信：数据一位一位顺序传送，只用一对数据线，但通信速度慢，见图b;,第一节 串行通信基础,一、串行通信分类,数据是以字符为单位组成字符帧传送的。发送端和接收端由各自独立的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟彼此独立，互不同步。,位于字符帧开头，仅占一位，为逻辑低电平“0”，用来通知接收设备，发送端开始发送数据。线路上在不传送字符时应保持为“1”。接收端不断检测线路的状态 ，若连续为“1”以后又测到一个“0”，就知道发来一个新字符，应马上准备接收。,数据位（D
2、0D7）紧接在起始位后面，通常为58位，依据数据位由低到高的顺序依次传送。,奇偶校验位只占一位，紧接在数据位后面，用来表征串行通信中采用奇校验还是偶校验，也可用这一位（I/O）来确定这一帧中的字符所代表信息的性质（地址/数据等）。,位于字符帧的最后，表征字符的结束，它一定是高电位（逻辑“1”）。停止位可以是1位、1.5位、或2位。接收端收到停止位后，知道上一字符已传送完毕，同时也为接收下一字符作好准备,1.异步通信：,二、波特率 波特率，即数据传送速率，表示每秒钟传送二进制代码的位数，它的单位是位/秒（b/s），常用bps表示。波特率是异步通信的重要指标，表征数据传输的速度，波特率越高，数据传
3、输速度越快, 在数据传送方式确定后，以多大的速率发送/接收数据，是实现串行通信必须解决的问题。 假设数据传送的速率是120字符/s，每个字符格式包含10个代码位（1个起始位、1个停止位、8个数据位），则通信波特率为： 120字符/s10位/字符1200b/s1200波特 每一位的传输时间为波特率的倒数： Td1/12000.833ms,三、串行通信的制式,单工：广播,双工：电话,半双工：对讲机,第二节 串行通信总线标准,一、RS-232C总线标准与应用,-3-15V：逻辑1 +3 +15V：逻辑0,美国电子工业协会EIA公布的串行总线标准,DB-25,DB-9,最少3根线,RxD （3） Tx
4、D （2） 地 （5）,(一) RS-232C的电气特性,（二）RS232各引脚信号说明,（三）RS-232C与单片机的连接,（四）远程串行通信应用,二、RS-485总线标准,1RS-485接口介绍 RS-485收发器采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力，使用RS-485总线，一对双绞线就能实现多站联网，构成分布式系统，设备简单、价格低廉、能进行长距离通信的优点使其得到了广泛的应用。,2RS-485芯片介绍,（1）RO：接收器输出。,（2）,：接收器输出使能。,（3）DE：驱动器输出使能。,（4）DI：驱动器输入。,（5）GND：地。,（7）B：接收器反相输入和驱动器反相输出。,
5、（8）VCC：5V电源。,（6）A：接收器同相输入和驱动器同相输出。,3RS-485芯片应用介绍,下图为典型半双工RS-485通信网络。图中各驱动器分时使用传输线（不发送数据的驱动器应被禁止）。网络上可挂32个站。传输线通常采用双绞线，可以较大程度抑制共模干扰。在传输线的末端接120的电阻进行阻抗匹配，消除由于不匹配在线路上产生的信号反射。,RS485 两线制电气接口,电气接口,两种标准的电气接口,(*) 只针对字符串通讯的点对点,第三节MCS-51单片机串行接口,、MCS-51串行口的内部结构,1串行口数据缓冲器SBUF,接收、发送对应于同一地址（99H），但实际上是两个绶冲器。,2.串行口
6、控制寄存器SCON,（1）SM0、SM1 控制串行口方式,（2）SM2 允许方式2、3的多机通讯特征位,SCON（98H）,多机通信控制位，用于方式2和方式3中。在方式2和方式3处于接收方式时，若SM2=1，表示置多机通信功能。如果接收到的第9位数据RB8为1，则将数据装入SBUF，并置RI为1，向CPU申请中断；如果接收到的第9位数据RB8为0，则不接收数据，RI仍为0，不向CPU申请中断。若SM2=0，不论接收到的第9位RB8为0还是为l，TI、RI都以正常方式被激活，接收到的数据装入SBUF。在方式1，若SM2=1，则只有收到有效的停止位后，RI置1。在方式0中，SM2应为0。,（3）R
7、EN：允许串行接收位。REN=l时，允许接收；REN=0时，禁止接收。 （4）TB8：发送数据的第9位。在方式2和方式3中，TB8是第9位发送数据，可做奇偶校验位。在多机通信中，可作为区别地址帧或数据帧的标识位，一般约定发送地址帧时，TB8为1，发送数据帧时，TB8为0。 （5）RB8：接收数据的第9位。在方式2和方式3中，RB8是第9位接收数据。 （6）TI：发送中断标志位。在方式0中，发送完8位数据后，由硬件置位；在其它方式，在发送停止位时由硬件置位。因此，TI是发送完一帧数据的标志，当TI=l时，向CPU申请串行中断，响应中断后，必须由软件清除TI。 （7）RI：接收中断标志位。在方式0
8、中，接收完8位数据后，由硬件置位；在其它方式中在接收停止位的中间点由硬件置位。接收完一帧数据RI=l，向CPU申请中断，响应中断后，必须由软件清除RI。,1,1,1,1,1,1,1,3电源及波特率选择寄存器PCON PCON主要是为CHMOS型单片机的电源控制而设置的专用寄存器，字节地址为87H。在HMOS的8051单片机中，PCON只有最高位被定义，其它位都是虚设的。,PCON(87H),PCON的最高位SMOD为串行口波特率的倍增位。在方式1、2和3时，串行通信的波特率与SMOD有关。当SMOD=l时，通信波特率加倍，当SMOD=0时，波特率不变。其它各位为掉电方式控制位，在此不再赘述。,
9、二、MCS-51串行口的工作方式 1工作方式0 在方式0下，串行口作同步移位寄存器用，其波特率固定为fOSC/l2。串行数据从RXD(P3.0)端输入或输出，同步移位脉冲由TXD(P3.1)送出。移位数据的发送和接收以8位为一帧,无需起始位和停止位。这种方式常用于扩展I/O口。 2工作方式1 方式1为波特率可调的8位通用异步通信接口。发送或接收一帧信息为10位,分别为起始位0，8位数据位和1位停止位1。 （1）数据发送。发送时，数据从TXD端输出。当执行MOV SBUF，A指令时，数据被写入发送缓冲器SBUF，启动发送器发送。当发送完一帧数据后，置中断标志TI为1。 （2）数据接收。接收时，数
10、据从RXD端输入。当允许接收控制位REN为l后，串行口采样RXD，当采样到由1到0跳变时，确认是起始位“0”，启动接收器开始接收一帧数据。当RI=0且接收到停止位为l（或SM2=0）时，将停止位送入RB8，8位数据送入接收缓冲器SBUF，同时置中断标志RI=1。所以，方式1接收时，应先用软件清除RI或SM2标志。,3工作方式2、方式3 在工作方式2、方式3下，串行口为9位异步通信接口，发送、接收一帧信息为11位：即1位起始位（0）、8位数据位、1位可编程位和1位停止位（1）。传送波特率与SMOD有关。其数据帧格式如下所示。,起 8位数据 奇偶 停 始 校验 止 位 位 （1）数据发送 串行口工
11、作于方式2、方式3进行数据发送时，数据由TXD端输出，附加的第9位数据为SCON中的RB8（由软件设置）。用指令将要发送的数据写入SBUF，即可启动发送器。送完一帧信息时，TI由硬件置1。 （2）数据接收 当REN=1时，允许接收。与方式1相同，CPU开始不断采样RXD，将8位数据送入SBUF中，接收到的第9位数据送入RB8中，当同时满足RI=0，SM2=0或接收到第9位数据为1这三个条件都满足时，置RI=1，否则接收数据无效。,串 行 口 的 波 特 率,C/,甲机发送程序： ORG 0000H STA: MOV TMOD,#20H ；设置波特率 MOV TL1,#0FAH MOV TH1,
12、#0FAH SETB TR1 MOV SCON,#40H ；置工作方式1 CLR TI MOV A,#00H MOV SBUF,A ；发送亮灯信号 WAIT: JBC TI,CONT ；发送成功清标志 AJMP WAIT ；等待发送完毕 CONT: SJMP STA ;重复发送 END,例5.3：利用方式1实现单片机双机通信，主频为6M，波特率为2400bps，电路见图5-10。当两个单片机距离较近时，甲、乙两机的发送端与接收端分别直接相联，两机共地。执行程序，甲机将亮灯信号发送给乙机，若通信正常，乙机接收到信号后点亮8个发光二极管。乙机采用查询与中断两种工作方式。,二、MCS-51单片机双机
13、通信,乙机查询工作方式接收： ORG 0000H MOV TMOD,#20H ;设置通信波特率 MOV TL1,#0FAH MOV TH1,#0FAH SETB TR1 MOV SCON,#40H CLR RI SETB REN ；允许接收 WAIT: JBC RI,READ ；接收成功清标志 AJMP WAIT ；接收未完等待 READ: MOV A ,SBUF MOV P1,A ；接收亮灯信号送P1口 SJMP $ END,乙机中断工作方式接收 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0023H AJMP ZD ；转串口中断程序 MAIN:MOV TMOD,#20H MOV TL1
14、,#0FAH MOV TH1,#0FAH SETB TR1 MOV SCON,#50H CLR RI MOV IE,#90H ；开中断 SJMP $ ZD:CLR RI ；清接收标志 MOV A ,SBUF ；读接收信号 MOV P1,A RETI ；中断返回 END,多机通信的实现，主要是依靠主、从机之间正确设置与判断SM2和发送或接收的第9位数据（TB8或RB8）来完成的。多机通信过程如下： （1）使所有从机的SM2置1，处于只接收地址帧的状态。 （2）主机发送一帧地址信息，与所需从机联络。主机应置RB8为1，表示发送的是地址。 （3）各从机接收到地址信息后，因RB8为1，置中断标志RI，向CPU申请中断。中断后，将所接收地址与本从机的地址相比较，对于地址相符的从机，使SM2清0以接收主机随后发来的所有信息；对于地址不相符的从机，仍保持SM2为1的状态，对从机随后发送的数据不予接收，直至发送新的地址帧。 （4）主机发送控制命令和数据信息给被寻址的从机。此时，主机置RB8为0，表示发送的是数据或控制命令。对于没选中的从机，因为SM2=1,RB8=0,所以不会产生中断，不接收主机发送的信息。,MCS-51具有多机通信功能，所谓多机通信是指一台主机和多台从机之间的通信
