串行通讯口PPT课件

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1、第七章串行通讯口 第一节概述 一并行通讯与串行通讯 1.并行通讯:在同一时刻内，数据的各位并行传送。 典型应用，计算机与并行打印机连接。 优点：处理速度快。 缺点：占用传输线多，传输距离短，一般小于30米。 2串行通讯：数据一位一位的依次传送。 优点：传输线少，适合于远距离传送。 缺点：传送速度较慢。 1 二串行通讯的字符格式： 1.异步通讯： 传送方向 .1数据0.1数据0.1数据0 停止位起始位停止位起始位停止位起始位 若干空闲位 数据中信息的两种状态分别以mark和space标志,其中： mark译为”标号”，对应逻辑1的状态。 Space译为”空格”，对应逻辑0的状态。 2 每一幀数据

2、均以0开始,以1终止,中间传送的数据位可以是5位,7位,8 位均可,中间有若干空闲位,空闲时一般处于1的状态。 异步通讯比较灵活，实现起来比较简单 2.同步通讯： 选用一个同步字符，例如0010010发送过去，约定同时开始同步传 送。 传送方向 数据数据数据数据同步字符 数据之间没有间隔，可连续发送。 3 比较： 同步传送效率比异步高。如果传送200个字节加一各同步字符，则 辅助数据只佔0.5若用异步传送到200个字节则至少有400位辅助数 据,其数量可观。 三.异步串行通讯的信号格式： 1近程通讯RS232 TXD 甲机 RXD GND 1488 1489 1489 1488 RXD 乙机

3、TXDGND TTL TTL TTL TTL RS232 4 近程通讯采用数字信号直接传送方式： 计算机内部的数据信号是TTL电平标准，而通信线上的数据信号是 RS-232电平标准。尽管电平标准不同，但数据信号的波形和频率并 没有改变，近程串行通讯只需用传输线把两端接口电路直接连接起 来即可实现。 RS-232和TTL电平标准的逻辑值规定为： RS-232标准TTL标准 逻辑1(mark)-3-25V25V(高电平额定值3V) 逻辑0（space）+3+25V00.8V(低电平额定值0.2V) 5 2远程通讯 在远程通讯中，应使用专用通信电缆，出于经济的考虑，通常使用 电话线作为传输线，如图：

4、 计算机 MODEMMODEM计算机 数字信号 数字信号 RS-232标准 RS-232标准 模拟信号 电话线 地地 6 远距离直接传送数字信号，信号会发生畸变，为此要把数字信号转 变为模拟信号再进行传送，通常使用频率调制法，即以不同频率的 载波信号代表数字信号的两种不同电平状态，这种数据传送方式称 为频带传送方式。通常为： mark：1270HZ或2225HZ space：1070HZ或2025HZ 在串行通信发送端有调制器，用以把电平信号调制为频率信号，而 在接收端有解调器，用以把频率信号解调为电平信号。通常串行通 信两端均具有发送接收功能，因此均应设置调制器和解调器，二者 合二为一为调制

5、解调器，即MODEM。 7 四.串行通讯的数据通路形式： 1.单工形式 数据单向传送，只需一条传输线。 2.半双工形式 数据传送是双向，但不可同时进行 。 传输线可用一条，也可用两条。 3.全双工形式 数据传送是双向，且可同时发送接 收。需两条传输线。 AB AB AB 8 五.串行通讯的传送速率： 用每秒传送数据的位数衡量，称波特率(baudrate) 以波特为单位1波特=1bit/s(位/秒) 例如电传打字机传送速率为每秒10个字符，每个字符11位， 则波特率为： 11位/字符10字符/秒=110位/秒即110波特 传送一位需时间：1/110秒9.1ms MCS-51系列单片机具有一个全双

6、工的串行口，它在不同的工作方 式中可同步或异步发送或接收数据。 其波特率范围：以6MHZ晶振为例、为0.24波特31250波特 9 第二节8031单片机串行口的控制及工作方式 串行口的接收端为P3.0 (10脚)称RXD ，发送端为P3.1(11脚)称TXD 。 一.8031串行口的控制寄存器： 1.串行口控制寄存器SCON字节地址98H可位寻址。 SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI 00：方式0接收中断标志 01：方式1发送中断标志 10：方式21：允许接收接收到的第9位 11：方式30：禁止接收待发送的第9位 10 例：使串行口方式1发送 MOVSCON,#40H01000000

7、 方式1禁止接收 2.PCON字节地址87H D7 SMOD 只有最高位D7位有定义，SMOD称波特率选择位。SMOD为1 时比为0时波特率高一倍。 3.串行通道数据寄存器SBUF 它是两个9位移位寄存器，一个是发送缓冲器，只写不读，另 一个是接收缓冲器，只读不写，它们共用一个地址99H 11 二串行口的四种工作方式： 1方式0 移位寄存器输入输出方式，同步发送接收8位数据，每个机器周期 移一位。如图: DSA DSB CP74LS164 Q0Q7 RXD TXD 8031 RXD TXD 8031 Q7 CP74LS165 D0D7 输出方式输入方式 12 方式0输出的基本指令： MOVSC

8、ON,#00H;SM0=SM1=0，选方式0 MOVA,#nnH;取待输出数据nnH CLRTI;清发送中断标志 MOVSBUF,A;对SBUF写入即启动发送，TXD端每个机器周 期发出一个移位脉冲，数据即从RXD端 输出一位，74LS164的CP端每接收TXD端 一个移位脉冲，数据右移一次，输出时 以并行方式出现。 WAIT:JNBTI,WAIT;发送一个字节后TI=1 标志一帧数据发送完毕 CLRTI;清发送中断标志， 准备发送下一字节 13 方式0输入： 当REN=1，接收中断标志RI=0，则启动接收，移位脉冲仍从 TXD端输出，数据从RXD端输入，当一个字节数据输入完毕时，置 1接收中

9、断标志RI。 2.方式1 异步通讯。发送或接收一帧数据为10位，其格式是： 18位数据0 SCON中SM0,SM1为01则选方式1 14 发送过程： 启动发送：执行一条访问SBUF的指令即启动发送， 且同时1装入第9位。 发送一位的时间：由选定的波特率决定。 发送过程：首先起始位0从TXD脚发出，且第9位写入1， 然后每个移位脉冲将SBUF中数据右移一位， 从TXD输出，空位由0填充。 发送结束后，置位发送中断标志TI，申请中断。 15 接收过程： 当REN=1，且接收中断标志RI=0时，允许接收。 判断起始位：以选定波特率的16倍速率采样RXD端，当连续 三次采样中有两次是0时，则确认为起始

10、位0，此时开始一帧数据的 接收。 开始接收：1FFH写入移位寄存器，每个位移脉冲左移一位， 一帧数据接收完后置1接收中断标志，申请中断。移位脉冲的频率 由选定波特率决定。 判断保留数据的条件 保留数据的条件是：RI=0 、SM2=0 或者RI=0、停止位为1，符合 两组条件其中之一则将数据保留在SBUF中，并置位接收中断标志 RI。 若不符合保留数据的条件，则将收到的数据丢弃，重新检测RXD端 以备下次接收。 16 3.方式2. 异步发送或接收一帧数据为11位，其格式为： 1第9位8位数据0 发送与接收操作同方式1，注意保留数据的两组条件为： RI=0、SM2=0或者RI=0、第9位数据为1

11、4.方式3 与方式2相同的是异步接收发送一帧数据是11位，但波特率与方式2 不同。 注：所有方式当发送或接收一帧数据置1TI和RI中断标志后，必须 软件清0，以备下一帧数据的发送或接收。 17 三.SCON中的TB8、RB8第9位数据的用法举例 在数据通讯中，由于传输距离较远，数据信号在传输过程中可能发生畸变， 从而引起误码，为了保证传输质量，除了硬件上采取措施之外，软件可采取排错 措施，例如可用第9位数据作为奇偶检验。例： 发送端发送一个字节数据及奇偶位： MOVSCON,#80H;选串行口方式2，传送11位数据 MOVA,#DATA;待发送8位数据送A，注意此时A的 内容将影响PSW中的奇

12、偶标志P,即PSW.0 MOVC,PSW.0;奇偶标志送C，奇为1、偶为0 MOVTB8,C;奇偶标志送TB8，待发送的第9位 MOVSBUF,A;启动一次发送共11位数据 LOOP:JBCTI,NEXT;TI=1时，一帧数据发完，清TI转下 SJMPLOOP . NEXT: 18 接收端将收到的数据用奇偶校验位进行核对排错： MOVSCON,#90H;选方式2，10010000，REN=1，允许接 收 LOOP：JBCRI,RIV;等待接收完毕 SJMPLOOP RIV：MOVA,SBUF;接收完一帧数据取出送A 此时收到的数据将影响PSW中奇偶位PSW.0 JBPSW.0,ONE;为奇跳下

13、 JBRB8,ERR;接收到的数据为偶，而第9位为1，出错 SJMPLD;接收正确 ONE：JNBRB8,ERR;接收到的第9位不为1，出错 LD：;接收正确 ERR：.;接收出错处理，可通知对方重发 19 四.用SCON中的SM2实现多机通讯 在方式2和方式3中，当接收到一帧数据时，只有符合下列条件之一 数据才会被保留，否则将被丢弃： RI=0RI=0 SM2=0第九位数据为1 1.多机通讯时约定主机发出地址信息时第9位为1，而数据信息第9位 为0，且初始化时使 SM2=1 2.主机先向各从机发出地址信息，此时由于地址信息第9位为1，各 从机接收到的信息均符合第组条件而被接收保存，各从机即将

14、收 到的地址信息与自己的地址相比较，如果与本机地址相符则使 SM2=0 20 3.随后主机向各从机发出数据，第9位为0，各从机收到后均不符 合条件，只有地址相符的从机由于SM2=0符合条件而保存接 收到的数据信息，其余各从机均将数据信息丢弃，这就实现了点对 点的多机通讯。 第三节波特率的制定方法 一.方式0：以下以B代表波特率，以f代表晶振频率 方式0的波特率固定为晶振频率的1/12 例如6M晶振，则B=6M/12=0.5M位/秒=0.5106波特 传送一位所需时间是：2微秒 注：方式0波特率只与晶振频率f有关，f愈大传送速度愈快。 21 二.方式2： B=f2SMOD/64 其中SMOD是P

15、CON的最高位，可为0或1，以f=6M为例： 当SMOD=0B=6M20/64=93750波特 当SMOD=1B=6M21/64=187500波特 注：方式2波特率与晶振频率和SMOD有关，一经选定晶振频率， 波特率只有两种可选择。 22 三.方式1和方式3： B=T1溢出率2SMOD/32 什么是溢出率？溢出率即定时器每秒溢出的次数。由于定时器工作 于不同的工作方式时，具有不同的计数器位数，(13位、16位、8位) ，装入不同的初始常数，因此溢出率也不同。 下面从溢出周期(隔多长时间溢出一次)来推出溢出率： 23 溢出周期：T=TC+TI 式中：TC为定时器的定时间隔 TC=(2N-Z)机器

16、周期 其中Z是定时器的初始常数 N当定时器选择方式0、1、2时分别为13、16、8 机器周期为12/f 24 TI为本次定时结束到下次启动定时的时间，它包括： a：转入中断入口的硬件子程序所需的3个机器周期 b：中断服务程序中重装时间常数又返回所需时间， 一般为6个机器周期 TI=912/f所以，溢出周期为： T=TC+TI =(2N-Z)12/f+912/f =(2N-Z+9)12/f f 溢出率=1/T=(2N-Z+9)12 25 需要说明的是上述公式是对定时器方式0和1而言，对于定时器方式 2则由于可自动重装时间常数而省去了转入中断服务重装时间常数 所需的9个机器周期，即 TI=0因此定时器方式2时溢出率为： f 溢出率=(2N-Z)12 26 综上分析，串行口方式1和方式3的波特率计算公式为： T1工作于方式0和方式1时 B=f2SMODN=13或16 (2N-Z+9)1232 T1工作于方式2时 B=f2SMODN=8 (2NZ)1232 27 由式以f=6M为例 T1方式0：当SMOD=0、Z=0时获得最小波特率： B=1.9052波特 当SMOD=1、Z=1FFFH时获得