《单片机原理及接口技术 教学课件 ppt 作者 赵佩华 眭碧霞 第6章 串行通信及其应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机原理及接口技术 教学课件 ppt 作者 赵佩华 眭碧霞 第6章 串行通信及其应用（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第6章 串行通信及其应用,机械工业出版社,第6章 串行通信及其应用,串行通信概述。 MCS-51单片机串行口。 RS-232总线及接口电路。 串行通信应用。 I2C总线与24C系列芯片,6.1 串行通信概述,串行通信与并行通信 通信：微机与外部设备的信息交换。 通信的基本方式:并行通信、串行通信。 并行通信通过并行输入输出接口进行，数据各位同时传送，数据有多少位就要有同样数量的传送线。 串行通信通过串行输入/输出接口来实现，数据一位一位顺序传送，只要一条传输线路。,6.1 串行通信概述,串行通信-异步通信与同步通信 串行通信用一根传输线按位传送数据，要传送的每一个数据都要符合一定的格式。 根据
2、通信格式，串行通信分为两种基本方式：异步通信和同步通信。,6.1 串行通信概述,异步通信 异步通信方式传送数据时，用起始位表示一个字符的开始，用停止位表示字符的结束。 帧：由起始位到停止位的所有位构成一个字符的全部信息，称为一帧。 每一帧信息包括：起始位、数据位、奇偶校验位、停止位。,6.1 串行通信概述,异步通信 1. 起始位：标志传送数据的开始。低电平，占一位。 2. 数据位：要传送的字符。7位，由低位到高位顺序传送。 3. 奇偶校验位：用来校验串行传送的正确性。占一位，分奇校验、偶校验。 4. 停止位：标志一个字符传送结束。高电平，占一位、一位半或两位。,6.1 串行通信概述,异步通信-
3、 CPU与外设的约定 1. 字符格式。双方要约定好字符的编码形式，包括奇偶校验形式、起始位和停止位的规定。 2. 波特率（Band rate）。它要求发送站和接收站具有相同的数据传送速率。,6.1 串行通信概述,异步通信-波特率 串行通信的数据是按位传送的，每秒传送的位数称为波特率，波特率用来衡量数据传送的速率。 1波特=1位/秒（1b/s）,6.1 串行通信概述,同步通信 同步通信在每个数据块传送开始时，采用一个或两个同步字符作为起始标志，使收发双方保持同步。 同步字符由用户选定某个特殊的8位二进制代码。 同步通信的收/发双方必须使用相同的同步字符。,6.2 MCS-51单片机串行口,MCS
4、-51单片机内部有一个全双工异步串行通信接口，可以作为UART使用，构成双机或多机通信系统，可以通过外接移位寄存器后扩展为并行I/O。,6.2 MCS-51单片机串行口,串行口数据缓冲器 MCS-51串行口内有两个串行数据缓冲器，一个用于发送数据，一个用于接收数据，可同时发送和接收数据。 发送缓冲器只能写入，不能读出。接收缓冲器只能读出，不能写入。两个缓冲器使用同一标号SBUF，共用一个地址99H，根据读、写指令来确定访问其中哪一个。,6.2 MCS-51单片机串行口,串行口数据缓冲器-发送数据 发送数据时，执行一条将数据写入SBUF的传送指令，则将要发送的数据按事先设置的方式和波特率从TXD
5、端串行输出。 一个数据发送完毕，串行口向CPU发出中断请求，发送下一个数据。,6.2 MCS-51单片机串行口,串行口数据缓冲器-接收数据 接收数据时，当一帧数据从RXD端经过接收端口全部进入SBUF后，串行口发出中断请求，通知CPU接收这一数据。 CPU执行一条读SBUF的指令，将接收的数据送入某个寄存器或存储单元。,6.2 MCS-51单片机串行口,串行口控制寄存器 SCON用于控制串行口的工作方式，也包含要发送和接收到的第9位数据位及串行口中断标志位。该寄存器的字节地址为98H，可进行位寻址，位地址为98H9FH。,6.2 MCS-51单片机串行口,串行口控制寄存器 SM0、SM1串行口
6、工作方式选择位，由软件设定为4种工作方式之一。 SM0、SM1的值为00、01、10、11时，分别对应方式0、1、2、3。,6.2 MCS-51单片机串行口,串行口控制寄存器 方式0为移位寄存器输入/输出 ，波特率为fosc/12； 方式1为8位数据UART方式，波特率为T1溢出率/n，n=32或16； 方式2为9位数据UART方式，波特率为fosc/n，n=64或32； 方式3为9位数据UART方式 ，波特率为T1溢出率/n，n=32或16。,6.2 MCS-51单片机串行口,串行口控制寄存器 串行口方式2和方式3适用于多机通信。 SM2为多机通信控制位，由软件设定。,6.2 MCS-51单
7、片机串行口,串行口控制寄存器 在方式2或方式3中，如果SM2=1，REN=1，则从机只能接收地址帧信息。接收地址帧信息后，使SM2=0，激发中断标志RI=1，从而向CPU申请中断。 未被寻址的从机对数据帧信息，不予理睬，不能激发中断标志RI=0。 SM2=0时，收到停止位后必置位RI，即不论地址帧或数据帧都能接收。,6.2 MCS-51单片机串行口,串行口控制寄存器 方式1中，若SM2=1，则只有收到有效停止位时才置位RI。 方式0中，应使SM2=0，从而不影响TB8，RB8。,6.2 MCS-51单片机串行口,串行口控制寄存器 REN为允许接收控制位，由软件设定。REN=1时允许接收数据，R
8、EN=0时禁止接收数据。,6.2 MCS-51单片机串行口,串行口控制寄存器 TB8为方式2和方式3中要发送的第9位数据，由软件置位或复位，用作奇偶校验位或地址/数据标志位，地址/数据标志位用于多机通信。 RB8为方式2和方式3中接收到的第9位数据。在方式1中，如果SM2=0，则RB8是接收到的停止位。方式0不使用RB8。,6.2 MCS-51单片机串行口,串行口控制寄存器 TI为发送中断标志位，即发送完一帧数据所产生的中断标志，由硬件置位。在方式0发送第8位结束时或在其它方式下发送停止位的开始时，TI被置位，串行口向CPU请求中断，CPU响应中断后再发送下一帧数据。 TI必须由软件清零。,6
9、.2 MCS-51单片机串行口,串行口控制寄存器 RI为接收中断标志位，即接收完一帧数据所产生的中断标志，由硬件置位。在方式0接收到第8位结束时或在其它方式下接收到停止位的中间时，RI被置位，串行口向CPU请求中断，CPU响应中断后，从SBUF中取走数据。 RI必须由软件清零。,6.2 MCS-51单片机串行口,电源控制寄存器 PCON主要用于控制MCS-51芯片的低功耗操作。 PCON与串行口有关的只有第7位SMOD，该位用于控制串行口工作方式1、2、3时的波特率。 PCON的字节地址为87H，没有位寻址功能。 当单片机复位时，SMOD位被清零。,6.2 MCS-51单片机串行口,串行口的工
10、作方式-方式0 在方式0下，RXD（P3.0）为数据输入/输出端，TXD（P3.1）为同步脉冲输出端。发送或接收的数据为8位，低位在前，高位在后。 方式0的波特率为fosc/12，每一机器周期传送一位数据。 方式0可外接移位寄存器，将串行口扩展为并行口，也可外接同步输入/输出设备。,6.2 MCS-51单片机串行口,串行口的工作方式-方式0发送 当把要发送的数据写入串行口发送缓冲器（SBUF）后，串行口将此8位数据以fosc/12的波特率从RXD引脚输出，低位在前，高位在后。 发送完毕，由硬件置位发送中断标志TI。再次发送数据之前，必须由软件将TI清零。,6.2 MCS-51单片机串行口,串行
11、口的工作方式-方式0接收 REN=1和RI=0时，启动一次接收过程。RXD为数据输入端，TXD为同步信号输出端。串行输入的波特率为fosc/12。当接收完8位数据后，由硬件置位接收中断标志RI。 再次接收数据时，由软件将RI清零。,6.2 MCS-51单片机串行口,串行口的工作方式-方式1 方式1为波特率可变的8位异步通信方式，由TXD发送数据，RXD接收数据。 一帧数据为10位，包括1 位起始位、8位数据位和1位停止位。 波特率取决于定时器T1的溢出率（1/溢出周期）和波特率选择位SMOD。,6.2 MCS-51单片机串行口,串行口的工作方式-方式1发送 CPU执行一条将数据写入发送缓冲器S
12、BUF的指令即可启动发送。串行口自动将发送缓冲器的内容送入发送移位寄存器。发送移位寄存器先发送一位起始位，接着按程序设定的字符格式，先低后高逐位发送数据位后，发送奇偶校验位和停止位，从而完成一帧信息的发送。串行数据均由TXD端输出，一帧数据发送完毕，置位发送中断标志TI。,6.2 MCS-51单片机串行口,串行口的工作方式-方式1接收 当REN=1时，允许接收。接收器检测RXD引脚的信号，当检测到RXD引脚上从“1”到“0”的跳变时，启动接收器接收。 先接收起始位，然后接收一帧的其余信息。 接收完毕，置接收中断标志RI=1。,6.2 MCS-51单片机串行口,串行口的工作方式-方式2、方式3
13、方式2、方式3用于多机通信。这两种方式都是9位异步通信方式，方式2和方式3的区别在于波特率不同。,6.2 MCS-51单片机串行口,串行口的工作方式-方式2、方式3 方式2、方式3由TXD发送数据，RXD接收数据。 1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。 与方式1相比，多了一位可编程位。发送时，第9位数据为TB8，接收时，第9位数据送入RB8。,6.2 MCS-51单片机串行口,串行口的工作方式-方式2、方式3发送 CPU执行一条写入发送缓冲器SBUF的指令，启动发送过程。发送的数据由TXD引脚输出，第9位数据为SCON中的TB8。一帧信息发送完毕，中断标志
14、TI=1。发送下一帧信息之前，TI必须由软件清零。第9位数据可作为数据的奇偶校验位，也可作为多机通信中的地址/数据信息标志位。,6.2 MCS-51单片机串行口,串行口的工作方式-方式2、方式3接收 REN=1时，允许接收。 接收器检测RXD引脚上的信号，检测和接收数据的方法与方式1相似。当接收器接收到第9位数据后，若同时满足 RI=0； SM2=0或接收到的第9位数据为1，则接收数据有效，8位数据装入SBUF，第9位数据装入RB8，并由硬件使RI=1。 若不满足上述两个条件，接收的这帧数据将丢失，重新开始检测起始位。,6.3 RS-232总线及接口电路,RS-232总线标准 RS-232C使
15、用25针连接器。25个引脚中，20个引脚作为RS-232C信号，其中有4个数据线、11个控制线、3个定时信号线、2个地信号线；另外，2个引脚保留，3个引脚未定义。,6.3 RS-232总线及接口电路,RS-232总线标准 232C接口中包括两个信道：主信道和次信道。 次信道是辅助串行通道提供数据控制和通道，其传输速率比主信道低得多。除此之外，次信道跟主信道相同，但通常较少使用；如果要用的话，主要是向连接于通信线路两端的Modem提供控制信息。,6.3 RS-232总线及接口电路,RS-232总线标准-主信道 TXD（Transmitted Data）：串行数据的发送端。 RXD（Receive
16、d Data）：串行数据的接收端。 RTS（Request To Send）：当数据终端准备好送出数据时，就发出有效的RTS信号，通知Modem准备接收数据。,6.3 RS-232总线及接口电路,RS-232总线标准-主信道 CTS（Clear To Send）：当Modem准备好接收数据终端的传送数据时，发出CTS有效信号来响应RTS信号。 DTR（Data Terminal Ready ）：通常当数据终端一加电，该信号就有效，表明数据终端准备就绪。,6.3 RS-232总线及接口电路,RS-232总线标准-主信道 DSR（ Data Set Ready ）：表示Modem己接通电源连到通信线路上，并处在数据传输方式。它可以用作数据通信设备Modem响应数据终端设备DTR的联络信号。 GND（Ground）：为所有的信号提供一个公共的参考电平，相对于其它信号它为0V电压。,6.3 RS-232总线及接口电路,RS-232总线标准-主信道 保护地（机壳地）：屏蔽保护接地端，应参照设备的使用规定，连接到设备的外壳或机架上，必要时要连接到大地。 CD（Carrier Datect
