《单片机第七章 串行口》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机第七章 串行口（95页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第七章80C51单片微机的串行口原理及应用 1串行传送方式和并行传送方式1）串行传送方式：单位信息的各位一位一位地按顺序依次传送。串行传送方式的物理信道为串行总线。串行数据传送方式的特点是成本低，但速度慢。2）并行传送方式：单位信息（同常为一个字节）的各位数据同时传送。所 传送数据的各位同时发送或接收。2 单工方式、半双工方式、全双工方式 异步传输和同步传输 异步传输 以字符为单位进行数据传输，每个字符都用起始位、停止 位包装起来，组成一帧数据。收、发方采用各自独立的时钟，发送和接收没有同步时钟 同步，传送过程中字符之间允许有长短不一的间隔。传送 中数据帧之间的空闲时间插入停止位。当接收设备检
2、测到 数据信号线有起始位到来，才开始接收数据。异步通信的 传送速率较慢，但硬件的要求较低。 同步传输发送和接收同步进行，从而实现数据的不间断传送。为了 实现同步，发送设备与接收设备之间不仅连有数据线，还 连接同步时钟信号线，由主设备发出同步时钟信号，以达 到发送与接收同步进行。每个数据块的开头以同步字符加以指示，使发送与接收双 方取得同步。数据块的各字符之间没有起始位和停止位，由于同步通信可以实现数据的不间断传送，所以传送速率 较快，但硬件要求能够发送同步时钟信号和能够发送、检 测同步字符等功能。 波特率 波特率表示每秒钟传送离散事件的个数，或每秒信号电 平的变化次数，单位为band(波特)。
3、比特率指每秒传送二进制数据的位数，单位为比特/秒（bit/s或bps）。二进制的情况下，波特率与比特率数值相等。假若数据传送速率为120字符/s，而每一个字符帧已规定为10个数据位，则传输速率为120101200bit/s，即波特率为1200。每一位数据传送的时间为波特率的倒数：T=112000.833ms7.2 80C51串行口及控制7.2.1 80C51串行口结构 80C51中的串行口是一个全双工的异步串行通信 接口，它可作UART（通用异步接收和发送器）用，也可作同步移位寄存器用。所谓全双工的异步串行通信接口，是说该接口可以同时进行接收和发送数据。80C51串行口基本结构如图71所示。主
4、要由两 大部分组成。 波特率发生器： 它提供串行口的时钟信号：发送时钟和 接收时钟 串行口的内部 串行数据缓冲寄存器SBUF有接收缓冲器SBUF和发送缓冲器SBUF，在物理上 是隔离的，但是占用同一个地址(99H) 。 串行口控制寄存器SCON 串行数据输入输出引脚通常，接收方式下，串行数据从RXD（P3.0）引脚输入通常，发送方式下，串行数据通过TXD(P3.1)引脚输出 。 串行口控制逻辑接收来自波特率发生器的时钟信号 TXCLOCK（发送时钟）和RXCLOCK（接收时钟）控制内部的输入移位寄存器将外部的串行数据 转换为并行数据；控制内部的输出移位寄存器将内部的并行数据 转换为串行数据输出
5、；控制串行中断（RI和TI）。 7.2.2 80C51串行口控制 串行口状态控制寄存器 SCON 字节地址为98H，位地址为98H9FH。其格式如下：位地 址9FH 9EH9DH9CH 9BH9AH 99H 98H位功 能SM0SM1SM2REN TB8 RB8 TI RI SM0，SM1串行口工作方式选择位。功能见表71SM2(SCON.5)方式2、3中的多机通信控制位。u方式0时，SM20。u方式1时，若SM2l，只有接收到有效的停止位，接收 中断RI才置1。u方式2和方式3时，1）若SM21，则只有当接收到的第9位数据（RB8）为1时，才将接收到数据送入缓冲器SBUF中，并把RI置1、同
6、时向CPU申请中断；如果接收到的第9位数据（RB8）为0，RI置0，将接收到的数据丢弃。2）当SM20时，则不论接收到的笫9位数据是0 或1 ，都将接收的数据装入SBUF中，并申请中断。REN允许串行接收位。REN1时，允许串行接收；REN0时，禁止串行接收 。用软件置位清除。TB8方式2和方式3中要发送的第9位数据。在通信协议中，常规定TB8作为奇偶校验位。在80C51多机通信中，TB8=0用来表示数据帧； TB8=1表示是地址帧。用软件置位清除。RB8(SCON.2)方式2和方式3中接收到的第9位数据 。方式1中接收到的是停止位。方式0中不使用这一位。 TI（SCON1）发送中断标志位。方
7、式 0中，在发送第 8位末尾置位；在其它方式时，在发送停止位开始时设置。由硬件置位，用软件清除。RI（SCON0）接收中断标志位。方式 0中，在接收第 8位末尾置位；在其它方式时， 在接收停止位中间设置。由硬件置位，用软件清除。 电源控制寄存器 PCON其中最高位SMOD与串行口控制有关，其它位与 掉电方式有关。其格式如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0SMOD GF1 GF0 PD IDLSMOD(PCON.7)串行通信波特率系数控制位 。当SMOD1时，使波特率加倍。复位后，SMOD0。 串行数据寄存器SBUF 包含在物理上是隔离的两个8位寄存器：发送数据寄存器和接收数据
8、寄存器，它们共用一个地址 99H。读SBUF（MOV A，SBUF），访问接收数据寄存器；写SBUF（MOV SBUF，A），访问发送数据寄存器。 7.3 串行口的工作方式 在串行口控制寄存器SCON中，SM0和SM1位决定串行口的工作方式。80C51串行口共有四种工作方式。 7.3.1 串行口方式0 同步移位寄存器方式 当SM00、SM10时，串行口选择方式0。这种工作方式实质上是一种同步移位寄器方式。数据传输波特率固定为（112）fosc。由RXD（P30）引脚输入或输出数据，由TXD（P31）引脚输出同步移位时钟。接收发送的是8位数据，传输时低位在前。发送当执行任何一条写SBUF的指令（
9、MOV SBUF，A）时，就启动串行数据的发送。串行口以fosc/12的波特率将要发送的8位数据由RXD（P3.0）引脚串行移位输出；移位脉冲由TXD（P3l）输出。每个移位时钟对应一个输出的数据位。8位数据发送完毕，使发送中断标志TI置位，申请中断。至此，完成了一帧数据发送的全过程。若CPU响应中断，则执行从0023H开始的串行口发送中断服务程序。 接收当软件设置REN1且RI位清除时，就会启动一次接收过程。TXD引脚输出移位脉冲。同时由RXD引脚以fosc/12的波特率接收输入信号。当接收到8位数据时，将数据送入接收缓冲器SBUF,并置位SCON中的RI，发出中断申请，通知CPU取走数据。
10、完成一帧数据的接收过程。若CPU响应中断，则执行从0023H开始的串行口接收中断服务程序7.3.2 串行口方式1当 SM00、SM1l时，串行口选择方式1。 数据传输波特率由T1的溢出决定，可用程序设定。由 TXD（P31）引脚发送数据。由 RXD（P30）引脚接收数据。发送或接收一帧信息为10位：1位起始位（0）、8位 数据位(低位在前)和l位停止位（1）。帧格式如下：起 始D0 D1D2D3D4D5D6D7停 止发送：当执行任何一条写 SBUF的指令时，就启动串行数据的发送。数据以指定的波特率从TXD引脚输出（1位起始位，8位数据位，1位停止位），发送完一帧数据后把TI置1，申请中断，通知
11、CPU发送下一帧数据。在未发送下一帧数据时，TXD引脚始终为高电平。接收当REN1且清除RI后，若在RXD引脚上检测到一 个1到0的负跳变，开始接收一帧数据。串行口以指定的波特率，从RXD引脚串行输入8位 数据（低位在前）、1位停止位。当数据接收完毕，必须满足一定条件时，才能将8 位数据送入接收缓冲器SBUF保存，并置位RI，申请中 断；否则不可恢复地丢失接收到的数据，也不置位RI。 两个条件均满足时，将数据送入接收数据缓冲器SBUF和停止位送入RB8，将RI置1。 RI0 即上一帧数据接收完成时发出的中断请求已被响应，SBUF中数据已被取走。 SM20或接收到的停止位1。若以上两个条件有一个
12、不满足，将不可恢复地丢失接收到的这一帧信息。 7.3.3 串行口方式2和3 9位UART 当SM01、SM10时，串行口选择方式2；当SM11、SM01时，串行口选择方式3。由TXD（P3l）引脚发送数据。由RXD（P30）引脚接收数据。发送或接收一帧信息为11位：1位起始位（0）、8位数据位(低位在前) 、1位可编程位 和1位停止位（l）。发送时TB8提供第9位数据，TB8可软件设置为1或0，接 收时第9位数据进入SCON寄存器的RB8位。帧格式如下： 起始D0D1D2D3D4D5D6D7D8停止发送发送前，先根据通信协议由软件设置TB8，然后将 要发送的数据写入SBUF，就启动串行数据的发
13、送。发送移位寄存器将数据由低位到高位顺序输出至 TXD引 脚。发送完一帧数据后， TI置位。方式2的波特率是固定的，为振荡器频率的1/32或1/64 。方式3的波特率和方式1相同，由定时器/计数器的溢出 率决定。接收当RENl且清除RI后，若在RXD引脚上检测到 一个l到0的跳变，立即启动一次接收。当以下两个条件都满足时：RI0；SM20或接收到的第9位1。把接收到的9位数据送入接收数据缓冲器SBUF和 RB8，而且置位RI。若以上两个条件中有一个不满足，将不可恢复地 丢失接收到的这一帧信息。7.4 多处理机通信方式 主从式多机通信系统如图76 ：当从机发送、主机接收时，可以很容易实现一对一通
14、信；当主机发送、从机接收时，必须通过相应的控制，才能实现一对一通信；当两个从机之间相互通信时，必须通过主机完成。下面分析当主机发送、从机接收时，如何实现一对一通信。首先，通信前作一些约定，给每个从机一个固定的地址，主机发送时，先发送要通信的从机地址，再发送数据。设计中采用方式2或3的11位异步通信方式，第9位作为标志位，1地址信息；0数据信息。多机通信过程如下： 1初始化阶段：设置所有从机为方式2或3接 收，并设置SM2=1,允许串行口中断。 2通信阶段 1）主机发送要通信的从机地址，第9位为1 ；由于所有的从机的SM2=1，则所有从 机都接收，并置位RI=1 2)所有从机响应中断，在中断服务
15、程序中 ，首先判断接收的地址是否为本机地址 ，若是，则设置本机的SM2=0,中断返回 ；若不是，则不做任何处理，直接中断 返回。3）主机发出数据信息，第9位为0，只有 SM2=0的从机接收数据，并置位RI=1，而 SM2=1的从机对接收的数据不予理睬4）通信的从机通过中断方式，将接收的数据 保存。通信结束恢复所有从机的SM2=1。7.5串行口的应用 7.5.1串行口的波特率及波特率计算 串行口的波特率发生器如图7-7所示。方式0时的波特率由振荡器的频率（fosc）所确定：波 特率为fosc/12。方式2时的波特率由振荡器的频率（fosc）和SMOD位 （PCON7）所确定： 方式1和3时的波特
16、率由定时器的溢出率和 SMOD（PCON7）所确定。 （1）用定时器T1（0）产生波特率 定时器T1的溢出率与它的工作方式有关：定时器Tl工作于方式2：此时定时器T1工作于一个8位可重装的方式，用TL1计数，用TH1装初值。 7.5.2 方式0的编程和应用 应用方式0可以扩展并行I/O口。例： 使用74LS164的并行输出端接8只发光二极 管，利用它的串入并出功能，把发光二极管从左向右 依次点亮，并不断循环之。电路连接图见图7-8。 MOV SCON，#00H；设串行口为方式0， CLR ES；禁止串行口中断MOV A，#80H ；先显示最左边发光二极管LED:MOV SBUF，A；串行输出JNB TI，$；输出等待CLR TIAC
