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1、综合实训,RS232toUSB/PL2303,程金 自动化与电气工程学院2017/7/7,RS232 to USB,1.单片机串口通信,所有的串行通信的工作方式 :1.异步方式：以帧作为传送单位，每一帧由起始位、数据位、校验位和停止位组成，结构如图。,2.同步方式 同步方式仅在开始用若干字符作为同步号令，然后连续发送数据，如图所示。由于没有在每一个字符中，配置起始、停止位，所以结构紧凑，传输效率高、速度快，其组成如下图所示：,同步传输方式比异步传输方式速度快，这是它的优势。但同步传输方式也有其缺点，即它必须要用一个时钟来协调收发器的工作，所以它的设备也较复杂。 例如IIC通信，SPI通信等,三
2、串行通信的数据通路形式： 1.单工方式：指通信双方，一方只能发送，另一方只能接收，传送方向是单一的。 2.半双工方式:通信双方只有一根传输线(共地)，但任何一方都可以发送，当一方发送时，另一方只能接收。 3.全双工方式：需要通信双方连接两条传输线(共地)，一条是将数据从甲方送到乙方，另一条是从乙方送到甲方。允许双向同时发送。,MCS-51串行通信接口,单片机串口的特点：全双工、异步、串口单片机串口由RXD和TXD构成。MCS-51单片机是 位CPU;串行通信接口中，数据是一位一位按顺序向外传送的。,在串行通信中，数据是一位一位按顺序进行传送的，而计算机内部的数据是并行传输的。因此当计算机向外发
3、送数据时，必须先将并行数据转换为串行数据，然后再发送；反之，当计算机接收数据时，又必须先将串行数据转换为并行数据，然后再输入计算机内部。MCS-51单片机串口有一个核心部件通用的异步接收/发送器，简称UART（Universal Asynohronous Receiver/Transmitter），就是完成并串或串并变换的硬件电路，其结构如图7-6所示。,1 通用的异步接收/发送器UART,硬件UART结构图,工作原理：,接收数据时，串行数据由RXD端（Receive Data）经接收门进入移位寄存器，再经移位寄存器输出并行数据到接收缓冲器SBUF，最后通过数据总线送到CPU，是一个双缓冲结构
4、，以避免接收过程中出现帧重叠错误。发送信息时，CPU将数据经过数据总线送给发送缓冲器SBUF后，直接由控制器控制SBUF移位，经发送门输出至TXD，为单缓冲结构，由于（CPU主动）不会发生帧重叠错误，发送缓冲器与接收缓冲器在物理上是相互独立的，但在逻辑上只有一个，共用地址单元99H。对发送缓冲器只存在写操作，对接收缓冲器只能读操作。接收和发送数据的速度由控制器发出的移位脉冲所控制，其可由内部定时器T1产生的时钟获得，此时定时器T1作为波特率发生器使用。,二、串行通信的传送速度 串行通信的数据传送是按位进行的，每秒所传送的位数称为波特率，如果数据传送的速度为每秒120帧，每个帧包含10位，则每秒
5、传送1200位，即波特率为1200。10120=l200bit/s=1200baut 每位传送的时间T等于波特率的倒数，如上例波特率为1200则每位传送时间为 T = 0.833ms 国际上规定的标准波特率系列为300、600、1200、1800、2400、4800、9600和19200bit/s 。,四、串行通信的校验方式，,奇校验：根据数据中1的个数，决定校验位是否置1。以使1的个数总和为奇数。,偶校验，根据数据中1的个数，决定校验位是否置1，以使1的个数总和为偶数。,2.一组数据的校验方法,在一组数据之后发送数据代数和或在一组数据之后加发数据异或值。,1.异步通信中单个字符的校验方法 通
6、常是在单个字符末位后面，附加一个校验位。,一、数据缓冲器SBUF 发送数据 通过指令MOV SBUF,A将数据写入SBUF，然后串口自动将数据按事先设置的方式及速率从TXD(P3.1)端口输出，数据发送完毕，串口向CPU申请中断，且通过硬件将TI置1，表示发送已经结束，等待写入第二帧数据。 接收数据 当有数据送给单片机串口时，串口按事先设置的方式及速率自动从端口TXD(P3.1) 接收数据，数据校验正确后送SBUF,一帧数据接收完毕 RI=1，串口向CPU请求中断且表示接收已经结束。单片机只要通过执行： MOV A, SBUF,串行口的控制寄存器,MCS-51的串行口有四种工作方式，用户可以通
7、过对串行控制寄存器SCON编程来设定。此外，还有波特率控制寄存器PCON，必须详细了解这些特殊功能寄存器，才能正确应用串行通信接口。 1串行口控制寄存器SCON 特殊功能寄存器SCON的地址为98H，具有位地址，可位寻址，复位时为00H，其格式如下：,SM0、SM1：串行口的方式选择位，见表7-1。,SM2：方式2和方式3的多机通信控制位；Mode 0 时，SM2=0；Mode 1 时，若SM2=1，且收到有效的停止位，则RI=1,（产生RI 中断），否则RI=0；Mode 2 或 3 时，若SM2=1，且收到的第9 位为1，则RI=1（产生RI 中断）。REN：允许串行接收位。为1，开始接收
8、，为0，停止接收。TB8：在方式2和方式3中，发送的第9位数据，需要时由软件置位或复位。RB8：在方式2和方式3中，接收到的第9位数据； 在方式1时，RB8是接收到的停止位；在方式0，不使用RB8TI：发送中断标志。TI必须由软件清“0”RI：接收中断标志，RI必须由软件清“0”。,2特殊功能寄存器PCON 特殊功能寄存器PCON的地址为87H，没有位地址。其格式如下：,PCON的最高位是串行口波特率系数控制位SMOD，当SMOD为“1”时,方式2，3中使波特率加倍。PCON的其他位为掉电方式控制位。,串行通信接口有4种工作方式，它们由SCON中的SM0、SM1决定。下面从应用的角度，重点讨论
9、各种工作方式的功能特性和工作原理。 1方式0移位寄存器方式 方式0通过外接一个移位寄存器扩展一个并行的输入/输出口。 （1）发送 方式0发送时，串行口上外接74LS164移位寄存器。其接口如图7-7所示。 （2）接收 方式0接收时，串行口上外接并行输入串行输出移位寄存器74LS166，其接口如图7-8所示。,图7-7 方式0发送接口图,图7-8 方式0接收接口图,DATA,串行接口的工作方式,方式1：方式1为8位异步通信接口，1帧信息为10位，即1位起始位（0）、8位数据（低位在前）及1位停止位（1），如图所示。TXD为发送端，RXD为接收端，波特率由定时器T1的溢出率来决定。,方式1数据格式
10、,（1）发送： CPU向发送缓冲器SBUF写入一个数据后，便启动串行口在TXD端输出帧信息，先发送起始位“0”，接着从低位开始依次输出8位数据，最后输出停止位。发送完一帧信息后，发送中断标志TI置“1”，向CPU请求中断。、（2）接收：当允许接收位REN置“1”后，接收器便采样RXD端电平，当采样到“1”到“0”的跳变时，启动接收器接收。计数器的16个状态把1位时间等分成16份，并在第7、8、9个计数状态时，采样RXD电平。因此，每一位的数值采样三次，取其中至少有两次相同的值为确认值。启动后，如果三次采样的确认值不是“0”，则起始位无效，复位接收电路重新检测。如果确认值为“0”，起始位有效，则
11、开始按从低位到高位的顺序接收一帧的数据信息。 必须注意，在方式1接收中设置有数据辨识功能：只有同时满足以下两个条件时，接收到的数据才有效，才会将数据装入SBUF，并置RI为“1”，向CPU请求中断；否则，所接收的数据帧无效。当SM2=1时，接收到的停止位“1”装入RB8中。 RI=0。 接收到停止位为“1”。,方式1的特点： 1)波特率可变 串口波特率由定时器T1产生，T1工作于方式2，并决定于T1定时时间，而T1的定时时间决定于装入的时间常数N，因此可根据时间常数N推出波特率，即2)传送数据为8位，连同一位起始位、一位停止位组成一帧，即一帧为10位，发送由TXD输出，接收由RXD输入，可构成
12、全双工的串行通信端口。 例：设计波特率为4800b/s，晶振频率为11.0592MHz，定时器T1工作在方式2，SMOD0，则计数器初值为 。,3方式2、方式3 串行口工作在方式2、方式3时，为9位异步通信口，1帧信息由11位组成，即1位起始位、8位数据D0D7（低位在前）、1位可编程的第9位D8（发送时，第9位为SCON中的TB8；接收时，第9位为SCON中的RB8）及1位停止位，如图7-10所示。,方式2、方式3数据格式,（1）发送：当CPU向发送缓冲器SBUF写入一个数据后，便立即启动发送器发送。先发送起始位“0”，接着从低位开始依次输出8位数据，再发送SCON中的TB8，最后输出停止位
13、。发送完一帧信息后，发送中断标志TI置“1”，向CPU请求中断。（2）接收：使用与方式1类似的方法识别起始位。必须注意，方式2、方式3接收中也设置有数据辨识功能：只有同时满足以下两个条件时，接收到的数据才有效，才能将接收到的数据装入SBUF和RB8，并置RI为“1”；否则，所接收的数据帧无效。 RI=0。 接收到的停止位为“1”。 方式2、方式3的区别：方式2的波特率为fosc/32或fosc/64，而方式3的波特率可变。,三、串口工作方式 2、31)方式2波特率固定，并等于。 方式3波特率计算方法同方式1,即等于。 2)一帧数据为11位，包括1位起始位、8位数据位、1位可编程位、1位停止位。
14、数据位低位在前高位在后，第9位可编程位发送时从SCON中的TB8取出，接收时第9位存SCON中的RB8。,返回本章首页,一、计算波特率 串口方式0 串口方式1和串口方式3 串口方式2,串口初始化编程,二、对SCON、PCON、TMOD初始化 以设计一8051单片机控制系统为例，设主振频率为12MHz，要求串口发送数据为8位、波特率为1200bps.则初始化步骤为： 1.先按波特率要求，计算T1的时间常数N，设SMOD=1。已知主振频率为12MHz，波特率为1200bps.，串口工作于方式1,求得N=203.920CCH 2.写出初始化程序 MOV SCON,#50H ;串行口工作于方式1 MO
15、V PCON,#80H ;SMOD=1，MOV TMOD,#20H ;T1工作方式2定时方式MOV THl,#0CCH ;设置时间常间为N MOV TLl,#0CCH ;自动装入时间常数SETB TR1 ;启动T1,返回本章首页,RS232 to USB-PL2303,1.PL2303简介,PL2303 是Prolific 公司生产的一种高度集成的RS232-USB 接口转换器，可提供一个RS232 全双工异步串行通信装置与USB 功能接口便利联接的解决方案。该器件内置USB功能控制器、USB 收发器、振荡器和带有全部调制解调器控制信号的UART， 只需外接几只电容就可实现USB 信号与RS232 信号的转换。,1.PL2303简介,完全兼容USB1.1 协议；可调节的35 V 输出电压，满足3V、3.3V和5V不同应用需求；支持完整的RS232接口，可编程设置的波特率：75b/s6 Mb/s，并为外部串行接口提供电源；512 字节可调的双向数据缓存；支持默认的ROM和外部EEPROM存储设备配置信息,具有I2C 总线接口,支持从外部MODEM 信号远程唤醒；支持Windows98,Windows2000,WindowsXP等操作系统；28引脚的SOIC封装.,
