串行通信實(shí)用教案

1、9.1 串行通信串行通信(tng xn)基礎(chǔ)基礎(chǔ)一、通信一、通信(tng xn)的兩種基本方式的兩種基本方式 第1頁/共48頁第一頁，共49頁。并行通信：數(shù)據(jù)多位同時并行通信：數(shù)據(jù)多位同時(tngsh)(tngsh)傳送傳送 控制控制(kngzh)簡單，傳輸速度快，傳輸線較簡單，傳輸速度快，傳輸線較多多第2頁/共48頁第二頁，共49頁。串行通信串行通信(tng xn)：數(shù)據(jù)字節(jié)一位一位在一條傳輸線：數(shù)據(jù)字節(jié)一位一位在一條傳輸線上逐個傳送。上逐個傳送。第3頁/共48頁第三頁，共49頁。二、串行通信二、串行通信(tng xn)的兩種方式的兩種方式 按信息的格式分為異步通信和同步按信息的格式分為異步

2、通信和同步(tngb)通信兩種方式。通信兩種方式。 異步通信：指通信的發(fā)送與接收設(shè)備使用(shyng)各自的時鐘控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收過程。為使雙方的收發(fā)協(xié)調(diào)，要求發(fā)送和接收設(shè)備的時鐘盡可能一致。 同步通信：有嚴(yán)格的同步時鐘控制。較少使用。 第4頁/共48頁第四頁，共49頁。 異步通信是以數(shù)據(jù)幀單位進(jìn)行傳輸，幀與幀之間的異步通信是以數(shù)據(jù)幀單位進(jìn)行傳輸，幀與幀之間的間隙（時間間隔）是任意的，但每個數(shù)據(jù)幀中的各位間隙（時間間隔）是任意的，但每個數(shù)據(jù)幀中的各位是以固定的時間傳送的，即各幀之間不一定是以固定的時間傳送的，即各幀之間不一定(ydng)有有“位間隔位間隔”的整數(shù)倍的關(guān)系，但同一幀內(nèi)的各位之間

3、的整數(shù)倍的關(guān)系，但同一幀內(nèi)的各位之間的距離均為的距離均為“位間隔位間隔”的整數(shù)倍。的整數(shù)倍。第5頁/共48頁第五頁，共49頁。異步通信異步通信(tng xn)(tng xn)的數(shù)據(jù)格的數(shù)據(jù)格式式 ：第6頁/共48頁第六頁，共49頁。 波特率是每秒鐘傳輸(chun sh)二進(jìn)制代碼的位數(shù)。 單位是：位秒（bps）。傳輸速率 如每秒鐘傳送(chun sn)240個字符(數(shù)據(jù)幀)，每幀數(shù)據(jù)10位 ，則波特率為：10位240個/秒 = 2400 bps第7頁/共48頁第七頁，共49頁。三、串行通信的傳輸三、串行通信的傳輸(chun sh)方向方向 1 1、單工、單工 指數(shù)據(jù)傳輸僅能沿一個方向指數(shù)據(jù)傳輸

4、僅能沿一個方向(fngxing)(fngxing)，不能實(shí)現(xiàn)反，不能實(shí)現(xiàn)反向傳輸。向傳輸。2 2、半雙工、半雙工 指數(shù)據(jù)傳輸可以沿兩個方向指數(shù)據(jù)傳輸可以沿兩個方向(fngxing)(fngxing)，但需要分時，但需要分時進(jìn)行。進(jìn)行。3 3、全雙工、全雙工 指數(shù)據(jù)可以同時進(jìn)行雙向傳輸。指數(shù)據(jù)可以同時進(jìn)行雙向傳輸。 單工單工 半雙工半雙工 全雙工全雙工第8頁/共48頁第八頁，共49頁。四、通用四、通用(tngyng)異步接收發(fā)送器異步接收發(fā)送器UART 第9頁/共48頁第九頁，共49頁。第10頁/共48頁第十頁，共49頁。9.2 MCS-51單片機(jī)串行通信單片機(jī)串行通信(tng xn)MCS-5

5、1單片機(jī)具有(jyu)一個全雙工的串行異步通信接口。 有兩個物理上獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器SBUF，它們(t men)占用同一地址99H 第11頁/共48頁第十一頁，共49頁。9.2.1 串行口寄存器結(jié)構(gòu)串行口寄存器結(jié)構(gòu)(jigu) 線 ) ) ) ) 第12頁/共48頁第十二頁，共49頁。第13頁/共48頁第十三頁，共49頁。9.2.2 串行通信串行通信(tng xn)控制寄存器控制寄存器 位號位號D7D6D5D4D3D2D1D0位符號位符號SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI第14頁/共48頁第十四頁，共49頁。第15頁/共48頁第十五頁，共49頁。3）TB8 在方式2、方式3下，是

6、發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位，可用軟件規(guī)定其作用； 可以(ky)用于數(shù)據(jù)的奇偶校驗(yàn)位； 在多機(jī)通信中，用于地址幀(1)和數(shù)據(jù)幀(0)的標(biāo)志位。 在方式0、方式1中，該位未用。4）RB8 在方式2、方式3下，是接收到數(shù)據(jù)的第9位； 作奇偶校驗(yàn)位或數(shù)據(jù)幀/地址(dzh)幀的標(biāo)志位。 在方式1時，RB8是接收到的停止位。第16頁/共48頁第十六頁，共49頁。5）SM2多機(jī)通信多機(jī)通信(tng xn)控制位控制位 主要用于方式2和方式3； 當(dāng)接受機(jī)的SM2=1時，可利用收到的RB8來控制是否激活RI： RB8=1時，收到的數(shù)據(jù)進(jìn)入SBUF，并激活RI，進(jìn)而在中斷服務(wù)中將數(shù)據(jù)從SBUF讀走； RB8=0時，不激活R

7、I，收到的信息丟棄。 當(dāng)SM2=0時，不論收到的RB8為0和1，均可以使收到的數(shù)據(jù)進(jìn)入SBUF，并激活RI。即此時RB8不具有控制RI激活的功能。 方式0時，SM2必須(bx)為0。 方式1時，若SM2=1，則只有接收到有效停止位時，RI才置1。第17頁/共48頁第十七頁，共49頁。6）RI接收中斷接收中斷(zhngdun)標(biāo)志位標(biāo)志位 方式(fngsh)0時，接收完第8位數(shù)據(jù)后，硬件置位； 其它方式(fngsh)下，接收到停止位中間時，硬件置位； RI=1，表示幀字符接收結(jié)束。其狀態(tài)可軟件查詢，也可申請中斷； 軟件清零。7）TI發(fā)送中斷發(fā)送中斷(zhngdun)標(biāo)志位標(biāo)志位 方式方式0時，發(fā)

8、送完第時，發(fā)送完第8位數(shù)據(jù)后，硬件置位；位數(shù)據(jù)后，硬件置位； 其它方式下，發(fā)送停止位開始時，硬件置位；其它方式下，發(fā)送停止位開始時，硬件置位； TI=1，表示幀字符發(fā)送結(jié)束。其狀態(tài)可軟件查詢，也可申請中，表示幀字符發(fā)送結(jié)束。其狀態(tài)可軟件查詢，也可申請中斷；斷； 軟件清零。軟件清零。第18頁/共48頁第十八頁，共49頁。 SMOD=1，串行口波特率加倍(ji bi)； SMOD=0，波特率正常。 系統(tǒng)復(fù)位時，SMOD=0。 PCON不可以位尋址。位號位號D7D6D5D4D3D2D1D0位符號位符號SMOD/GF1GF0PDIDL字節(jié)(z ji)地址：87H第19頁/共48頁第十九頁，共49頁。3

9、) 中斷中斷(zhngdun)允許控制寄存器允許控制寄存器 IE 位號位號D7D6D5D4D3D2D1D0位符號位符號EA/ESET1EX1ET0EX0字節(jié)(z ji)地址：A8H ES: 串行口中斷允許(ynx)位 ES=0，禁止串行口中斷； ES=1，允許(ynx)串行口中斷。第20頁/共48頁第二十頁，共49頁。9.2 串行口的工作串行口的工作(gngzu)方式方式 第21頁/共48頁第二十一頁，共49頁。 一、方式(fngsh)0 8位同步移位寄存器方式。 RXD (P3.0) ：數(shù)據(jù)(shj)移位的入口和出口。 TXD(P3.1)：移位脈沖輸出端。 移位數(shù)據(jù)(shj)：一幀8位。低位

10、在前，高位在后。 沒有起始位和停止位。第22頁/共48頁第二十二頁，共49頁。1、方式0數(shù)據(jù)(shj)發(fā)送 寫入寫入SBUF，啟動發(fā)送，啟動發(fā)送(f sn)；8位數(shù)據(jù)全部移出后，位數(shù)據(jù)全部移出后，TI自動置位。自動置位。第23頁/共48頁第二十三頁，共49頁。數(shù)據(jù)發(fā)送：須有串進(jìn)并出移位寄存器配合數(shù)據(jù)發(fā)送：須有串進(jìn)并出移位寄存器配合(pih)使用。使用。鎖存端鎖存端 (1并行并行(bngxng)輸出，輸出，0鎖存鎖存) 時鐘時鐘(shzhng) 串行輸入串行輸入 并行輸出并行輸出 Q0 Q7 第24頁/共48頁第二十四頁，共49頁。2、方式(fngsh)0數(shù)據(jù)接收 當(dāng)當(dāng)REN=1，啟動接收；接收

11、到，啟動接收；接收到8位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)(shj)時，時，RI自動置位。自動置位。第25頁/共48頁第二十五頁，共49頁。數(shù)據(jù)接收：須有并進(jìn)串出移位寄存器配合數(shù)據(jù)接收：須有并進(jìn)串出移位寄存器配合(pih)使用。使用。串行輸出串行輸出(shch)端端 移位移位(y wi)脈沖脈沖 控制端控制端0：可串行輸出：可串行輸出(并行輸入關(guān)閉并行輸入關(guān)閉) 1：可并行輸入：可并行輸入(串行輸出關(guān)閉串行輸出關(guān)閉) 第26頁/共48頁第二十六頁，共49頁。第27頁/共48頁第二十七頁，共49頁。發(fā)光二極管共陰極發(fā)光二極管共陰極(ynj)相連相連第28頁/共48頁第二十八頁，共49頁。R第29頁/共48頁第二十九頁，

12、共49頁。 二、方式(fngsh)1 8位數(shù)據(jù)異步通信方式(fngsh)。字符幀10位。 1位起始位(低)、8位數(shù)據(jù)位(D0D7)、1位停止位(高)第30頁/共48頁第三十頁，共49頁。第31頁/共48頁第三十一頁，共49頁。第32頁/共48頁第三十二頁，共49頁。 三、方式(fngsh)2、方式(fngsh)3 9位數(shù)據(jù)異步通信方式。 字符幀11位： 1位起始(q sh)位(低)、8位數(shù)據(jù)位(D0D7)、 1位控制位/校驗(yàn)位、1位停止位(高)第33頁/共48頁第三十三頁，共49頁。第34頁/共48頁第三十四頁，共49頁。oscSMODf642第35頁/共48頁第三十五頁，共49頁。第36頁/

13、共48頁第三十六頁，共49頁。第37頁/共48頁第三十七頁，共49頁。串行口工作之前，應(yīng)進(jìn)行初始化，具體步驟如下：串行口工作之前，應(yīng)進(jìn)行初始化，具體步驟如下： 確定確定(qudng)波特率；波特率； 確定確定(qudng)T1的工作方式（編程的工作方式（編程TMOD寄存器）寄存器）； 計算計算T1的初值，裝載的初值，裝載TH1、TL1； 確定確定(qudng)串行口控制（編程串行口控制（編程SCON、PCON寄寄存器）；存器）； 啟動啟動T1（編程（編程TCON中的中的TR1位）；位）；若串行口在中斷方式(fngsh)工作時，要進(jìn)行中斷設(shè)置（編程IE、IP寄存器）。第38頁/共48頁第三十八頁

14、，共49頁。1第39頁/共48頁第三十九頁，共49頁。T第40頁/共48頁第四十頁，共49頁。甲機(jī)的P1口分別接8個開關(guān)，讀取開關(guān)狀態(tài)并發(fā)送出去；乙機(jī)的P1口分別接8個LED指示燈，用來顯示(xinsh)從串行口接收的數(shù)據(jù)。 波特率為1200bps，晶振fosc=6MHz。 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)(shyn)(shyn)內(nèi)容內(nèi)容 第41頁/共48頁第四十一頁，共49頁。甲機(jī)發(fā)送程序初始化TMOD（設(shè)置T1為定時、模式2）置定時初值N串口初始化（SCON、PCON）啟動定時器T1從P1口采集數(shù)據(jù)到A將A中的數(shù)據(jù)送到SBUF串行口緩沖器數(shù)據(jù)是否發(fā)送完畢（TI=1？）Y清除TI標(biāo)志START: MOV TMOD,

15、#20H MOV TL1,#0F3H MOV TH1,#0F3H MOV PCON,#00H MOV SCON,#40H SETB TR1LOOP2: MOV A,P1 MOV SBUF,A LOOP1: JNB TI,LOOP1 CLR TI SJMP LOOP2第42頁/共48頁第四十二頁，共49頁。乙機(jī)接收程序初始化TMOD（設(shè)置T1為定時、模式2）置定時初值串口初始化（SCON、PCON）啟動定時器T1數(shù)據(jù)是否接收完畢（RI=1？）NY清除TI標(biāo)志將SBUF中的數(shù)據(jù)送到A中START: MOV TMOD,#20H MOV TL1,#0F3H MOV TH1,#0F3H MOV PCON

16、,#00H MOV SCON,#50H SETB TR1LOOP1: JNB RI,LOOP1 CLR RI MOV A,SBUF MOV P1,A SJMP LOOP1第43頁/共48頁第四十三頁，共49頁。ORG 0000HSJMP STARTORG 0023HSJMP SJIESTART: MOV TMOD,#20H MOV TL1,#0F3H MOV TH1,#0F3H MOV PCON,#00H MOV SCON,#50HSETB EASETB ESSETB TR1SJMP $SJIE: CLR RI MOV A,SBUF MOV P1,A RETI END乙機(jī)接收程序(chngx)

17、：中斷方式 第44頁/共48頁第四十四頁，共49頁。 例題例題(lt)(lt) 甲、乙雙機(jī)串行通信，甲機(jī)將片內(nèi)甲、乙雙機(jī)串行通信，甲機(jī)將片內(nèi)30H3FH單元的單元的數(shù)據(jù)發(fā)送給乙機(jī)，乙機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)保存數(shù)據(jù)發(fā)送給乙機(jī)，乙機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)保存(bocn)到片內(nèi)到片內(nèi)40H開始的單元。開始的單元。 波特率為波特率為1200bps，晶振頻率，晶振頻率fosc=12MHz，方式，方式1(8位數(shù)據(jù)異步通信方式位數(shù)據(jù)異步通信方式)。第45頁/共48頁第四十五頁，共49頁。 由于選擇的是方式1，波特率由定時/計數(shù)器T1的溢出率和電源控制寄存器PCON中的SMOD位決定。則須對定時/計數(shù)器T1初始化。 設(shè)SM

18、OD=0，甲、乙兩機(jī)的振蕩頻率為12MHz，由于波特率為1200bps。定時/計數(shù)器T1選擇為方式2，則初值為：初值=256-fosc2SMOD /（12波特率32） =256-12,000,000/（12120032） 230 =E6H 根據(jù)(gnj)要求定時/計數(shù)器T1的方式控制字為20H。第46頁/共48頁第四十六頁，共49頁。甲機(jī)的發(fā)送程序甲機(jī)的發(fā)送程序(chngx)：TSTART:MOV TMOD, #20H MOV TL1, #0E6H MOV TH1, #0E6H MOV PCON, #00H MOV SCON, #40H MOV R0, #30H;首地址首地址 MOV R7, #10H;個數(shù)個數(shù) SETB TR1LOOP: MOV