第8章MCS51串行口PPT课件

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1、第第8章章 MCS51串行口串行口8.1 串行口及其通信方式串行口及其通信方式 8.2 IBM-PC系列机与系列机与 单片机单片机 的通信技术的通信技术8.1 串行口及其通信方式串行口及其通信方式 8.1.1 串行通信基础知识串行通信基础知识 一、异步通讯方式一、异步通讯方式 以字符为传送单位用起始位和停止位标识每个字符的 开始和结束字符间隔不固定，只需字符传送时同步。 1. 异步通讯常用格式：一个字符帧异步通讯常用格式：一个字符帧D0D1D2D3D4D5D6D7停止位停止位起始位起始位二、同步通讯二、同步通讯 以一串字符为一个传送单位，字符间不加标识位，在一串字符开始用同步字符标识，硬件要求

2、高，通讯双方须严格同步。2. 异步通讯双方的两项约定异步通讯双方的两项约定（1）字符格式规定(一帧)： 数据位，校验位，起始位和停止位。（2）波特率(位/秒)对传送速率的规定 例：要求每秒传送120个字符，每帧为10位。 解： B=120?0=1200波特每位0.83ms 数据位传输率=120?=960位/秒三三 串行接口功能串行接口功能1.发送器：并串数据格式转换，添加标识位和校验位，一 帧发送结束，设置结束标志，申请中断。2.接收器：串并数据格式转换，检查错误，去掉标识位， 保存有效数据，设置接收结束标志，申请中断。3.控制器：接收编程命令和控制参数，设置工作方式：同步/ 异步、字符格式、

3、波特率、校验方式、数据位与 同步时钟比例等。四四 串行数据传送方向串行数据传送方向 单工通讯：数据单向传送。 半双工通讯：数据可分时双向传送。 全双工通讯：可同时进行发送和接收。发送器接收器发送器接收器8.1.2 串行口控制寄存器串行口控制寄存器 一、1个全双工串行接口，可同时进行发送和接收。 串行接口输入/输出引脚：TXD(P3.1)、RXD(P3.0) 数据格式(P.237图)：按不同方式，一帧位数 8/10/11 发送/接收时，数据皆低位在前。一帧字符发送/接收结束，置位标志位(TI/RI)并申请SIO中断。 中断控制：中断允许位ES 中断入口：0023HD0D1D2D3D4D5D6D7

4、停止位停止位起始位起始位D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D8停止位停止位起始位起始位D7二、串行接口控制二、串行接口控制1. 数据缓冲器数据缓冲器SBUF发送SBUF和接收SBUF共用一个地址99H。 （1）发送SBUF存放待发送的8位数据，写入SBUF将同时启动发送。 发送指令：MOV SBUF，A（2）接收SBUF存放已接收成功的8位数据，供CPU读取。 读取串行口接收数据指令：MOV A，SBUF2.串行口控制串行口控制/状态寄存器状态寄存器SCON(98H)SM0，SM1：选择串行口4种工作方式。SM2：多机控制位，用于多机通讯。REN：允许接收控制位，RE

5、N=1，允许接收；REN=0，禁止接 收。TB8： 发送的第9位数据位，可用作校验位和地址/数据标识位RB8： 接收的第9位数据位或停止位TI： 发送中断标志，发送一帧结束，TI=1，必须软件清零RI： 接收中断标志，接收一帧结束，RI=1，必须软件清零3.节电控制寄存器节电控制寄存器PCONSMOD(PCON.7)：波特率加倍控制位。SMOD=1，波特率加倍， SMOD=0，则不加倍。 SM0，SM1选择四种工作方式。一、方式0：同步移位寄存器方式。用于扩展并行I/O接口。1. 一帧8位，无起始位和停止位。2. RXD：数据输入/输出端。 TXD：同步脉冲输出端，每个脉冲对应一个数据位。3.

6、 波特率B = fosc/12 如： fosc=12MHz，B=1MHz，每位数据占1s。8.1.3 串行接口的工作方式串行接口的工作方式4. 发送过程：写入SBUF，启动发送，一帧发送结束，TI=1。 接收过程：REN=1且RI=0，启动接收，一帧接收完毕，RI=1。 发发送送时时序序写入写入SBUFRXD输出输出TXDTID0D1D2D3D4D5D6D7写写REN=1RI=0RXD输入输入RI 接接收收时时序序(a)(b) 数据从RXD（P3.0）引脚串行输出，低位在先，高位在后；TXD（P3.1）引脚输出移位脉冲，其频率为foc/12；发送完毕后，中断标志位TI为1。如要发送数据，如下所

7、示： MOV SCON,#00H ；串行口方式0 MOV SBUF,A ；将数据送出 JNB TI,$ ；等待数据发送完毕5. 移位寄存器方式举例移位寄存器方式举例二、二、 方式方式1 8位数据异步通讯方式。1. 一帧10位：8位数据位，1个起始位(0)，1个停止位(1)。 2. RXD：接收数据端。 TXD：发送数据端。3. 波特率：用T1作为波特率发生器，B=(2SMOD/32)T1溢出率。4. 发送：写入SBUF，同时启动发送，一帧发送结束，TI=1。 接收：REN=1，允许接收。接收完一帧，若RI=0且停止位为1 (或SM2=0)，将接收数据装入SBUF，停止位装入RB8，并使RI=1

8、；否则丢弃接收数据，不置位RI。 当REN=1，CPU开始采样RXD引脚负跳变信号，若出现负跳变，才进入数据接收状态，先检测起始位，若第一位为0，继续接收其余位；否则，停止接收，重新采样负跳变。数据采样速率为波特率16倍频，在数据位中间，用第7、8、9个脉冲采样3次数据位，并3中取2保留采样值。写入写入SBUF采样采样（a） 发送时序图发送时序图TXD数据输出数据输出TID0D1D2D3D4D5D6D7停止位停止位起始位起始位RXD输入数据输入数据（b） 接收时序图接收时序图D0D1D2D3D4D5D6D7停止位停止位起始位起始位RI检测检测负跳变负跳变9位数据异步通讯方式。1. 一帧为11位

9、：9位数据位，1个起始位(0)，1个停止位(1)。第9位数据位在TB8/RB8中，常用作校验位和多机通讯标识位。2. RXD：接收数据端，TXD：发送数据端。3. 波特率： 方式2：B=(2SMOD/64)fosc 。 方式3：B=(2SMOD/32)T1溢出率 。三、三、 方式方式2和方式和方式34. 发送：先装入TB8，写入SBUF并启动发送，发送结束， TI=1。 接收：REN=1，允许接收。接收完一帧，若RI=0且第9位 为1 (或SM2=0)，将接收数据装入接收SBUF，第9 位装入RB8，使RI=1；否则丢弃接收数据，不置位 RI。发发送送时时序序写入写入SBUFTXD输出输出TI

10、RXD输入输入接接收收时时序序RID0D1D2D3D4D5D6TB8停止位停止位起始位起始位D7D0D1D2D3D4D5D6RB8停止位停止位起始位起始位D7检测检测负跳变负跳变8.1.4、计算波特率、计算波特率方式0为固定波特率： B=fosc/12方式2可选两种波特率： B=(2SMOD /64)fosc 方式1、3为可变波特率，用T1作波特率发生器。 B=(2SMOD/32)T1溢出率T1为方式2的时间常数： X = 28 - t/T 溢出时间： t= (28 -X)T = (28 -X)12/ foscT1溢出率=1/t= fosc /12(2n -X) 波特率B=(2SMOD /32

11、)fosc/12(28-X) 串行口方式1、3，根据波特率选择T1工作方式，计算 时间常数。T1选方式2： TH1=X= 28-fosc/122SMOD/(32B)T1选方式1用于低波特率，需考虑T1重装时间常数时间。8.1.5 串行口的应用串行口的应用串行口初始化编程格式：SIO：MOV SCON，#控制状态字；写方式字且TI=RI=0 (MOV PCON，#80H) ；波特率加倍 ( MOV TMOD，#20H ) ；T1作波特率发生器 ( MOV TH1，#X ) ；选定波特率 ( MOV TL1，#X ) ( SETB TR1) ( SETB EA) ；开串行口中断 ( SETB ES

12、)一、串行口初始化一、串行口初始化二、发送程序二、发送程序1. 查询方式：查询方式：TRAM： MOV A，R0 ；取数据 MOV SBUF，A ；发送一个字符WAIT：JBCTI，NEXT ；等待发送结束SJMP WAITNEXT： INCR0 ；准备下一次发送SJMP TRAM2.中断方式：中断方式： ORG 0023H ；串行口中断入口AJMP SINTMAIN： ；初始化编程TRAM： MOV A，R0 ；取数据MOV SBUF，A ；发送第一个字符 H： SJMP H ；其它工作 SINT： CLR TI ；中断服务程序INC R0MOV A，R0 ；取数据MOV SBUF，A ；发

13、送下一个字符RETI三、接收程序三、接收程序REN=1、RI=0等待接收，当RI=1，从SBUF读取数据。1.查询方式： WAIT：JBCRI，NEXT；查询等待SJMP WAITNEXT： MOV A，SBUF ；读取接收数据MOV R0，A；保存数据INCR0 ；准备下一次接收SJMP WAIT四、串行口方式四、串行口方式0 用于扩展单片机的并行I/O接口。串行口实现：并行串行的数据转换74LS165/74LS164实现：串行并行的数据转换。D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 数据输入 RXD 9 TXD 移位脉冲 2 74LS165 8051 6 5 4 3 14 13 12

14、 11 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 数据输入 RXD 1 2 TXD 移位脉冲 74LS164 88051 3 4 5 6 10 11 12 13 五、异步通讯程序举例五、异步通讯程序举例 1.发送程序：将片内RAM 50H起始单元的16个数由串 行口发送。要求发送波特率为系统时钟 的32分频，并进行奇偶校验。MAINT： MOV SCON，#80H ；串行口初始化MOV PCON，#80H ；波特率SETBEASETBES；开串行口中断MOV R0，#50H ；设数据指针MOV R7，#10H ；数据长度LOOP： MOV A，R0 ；取一个字符MOV C，P ；加奇偶校

15、验MOV TB8，CMOV SBUF，A ；启动一次发送HERE：SJMPHERE；CPU执行其它任务ORG 0023H ；串行口中断入口AJMP TRANI TRANI：PUSH A；保护现场PUSH PSWCLR TI ；清发送结束标志DJNZ R7，NEXT；是否发送完？ CLR ES；发送完，关闭串行口中断 SJMP TENDNEXT： INC R0 ；未发送完，修改指针MOV A，R0 ；取下一个字符MOV C，P ；加奇偶校验MOV TB8，CMOV SBUF，A ；发送一个字符POP PSW ；恢复现场POP ATEND：RETI ；中断返回2. 接收程序：串行输入16个字符，存

16、入片内RAM的50H起 始单元，串行口波特率为2400(设晶振为11.0592MHz)。RECS： MOV SCON，#50H ；串行口方式1允许接收MOV TMOD，#20H ；T1方式2定时MOV TL1，#0F4H ；写入T1时间常数MOV TH1，#0F4HSETB TR1 ；启动T1MOV R0，#50H ；设数据指针MOV R7，#10H ；接收数据长度 WAIT: JBC RI，NEXT ；等待串行口接收SJMP WAITNEXT:MOV A，SBUF ；读取接收字符MOV R0，A ；保存一个字符INC R0 ；修改指针DJNZ R7，WAIT ；全部字符接收完?RET3. 接

17、收程序：串行输入16个字符，进行奇偶校验。RECS： MOV SCON，#0D0H ；串行口方式3允许接收MOV TMOD，#20H ；T1方式2定时MOV TL1，#0F4H ；写入T1时间常数MOV TH1，#0F4HSETB TR1 ；启动T1MOV R0，#50H ；设数据指针MOV R7，#10H ；接收数据长度 WAIT: JBC RI，NEXT ；等待串行口接收SJMP WAITNEXT:MOV A，SBUF ；取一个接收字符JNB P，COMP ；奇偶校验JNB RB8，ERR ；PRB8，数据出错SJMP RIGHT ；P=RB8，数据正确COMP: JB RB8，ERRRI

18、GHT: MOV R0，A ；保存一个字符INC R0 ；修改指针DJNZ R7，WAIT ；全部字符接收完?CLR F0 ；F0 =0，接收数据全部正确RETERR： SETB F0 ；F0 =1，接收数据出错RET8.2 IBM-PC系列机与系列机与 单片机的通信技术单片机的通信技术(选选)一、异步通信适配器一、异步通信适配器 二、二、IBM-PC机与机与8031双机通信技术双机通信技术 三、三、IBM-PC机与机与803l多机通信技术多机通信技术 一、异步通信适配器一、异步通信适配器(一) 异步通信芯片8250(二) 8250的内部寄存器二、二、IBM-PC机与机与8031双机通信技术双机通信技术(一) 通信接口设计(二) 通信软件设计三、三、IBM-PC机与机与803l多机通信技术多机通信技术(一) 多机通信原理(二) 通信接口设计(三) 通信软件设计