Chapter 12 串行口及其應用

1、Chapter 12 串行口及其應用1 第十二章 串行口及其應用串行口可用于計算機與外設, 計算機與計算機之間的信息交換. 1 串行通信的有關概念一.并行通信與串行通信并行通信:各位同時傳送，傳輸速率高。串行通信:逐位順序傳送，所用傳輸線少。二.串行通信的特點節(jié)省傳輸線,降低成本,但速度慢.三.串行通信線路的傳送模式按同一時刻數(shù)據(jù)流的方向共有3種模式.21.單工通信:只容許一個方向傳輸數(shù)據(jù).2.半雙工通信:容許兩個方向傳輸數(shù)據(jù),但不能同時進行.3.雙工通信:容許兩個方向同時傳輸數(shù)據(jù).3四.串行通信數(shù)據(jù)的收發(fā)方式一根線要傳送數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，需對信息的格式做約定.有兩種格式.1.異步通信方式 AS

2、YNC以字符為單位進行傳送.每一字符由4部分組成,即一個起始位,58位的數(shù)據(jù),奇偶校驗位和停止位.兩個字符間可有空閑位.42.同步通信方式 SYNC以數(shù)據(jù)塊為單位進行傳送.在數(shù)據(jù)塊的開始處可用同步字符或標志字符指示,而后將各數(shù)據(jù)連續(xù)傳送(各數(shù)據(jù)間無起始位和停止位).五.波特率衡量傳輸速度的單位,即每秒傳送的位數(shù).異步通信:一般509600波特;同步通信:一般大于20000波特,最高可達800K波特.5六.調(diào)制與解調(diào) （MODEM）調(diào)制數(shù)字信號 模擬信號;解調(diào)模擬信號 數(shù)字信號.七.檢錯與糾錯1.檢錯用奇偶校驗或方陣碼檢錯等.奇偶校驗:異步時用偶校驗;同步時用奇校驗.方陣檢驗字符的生成： 1 1

3、 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 - 0 0 0 0 1 0 0 162.糾錯以反饋方式重發(fā).八. 傳輸速率傳送距離 常用的波特率有110，300，600,1200，2400，4800，9600和19200等。 波特率愈高則傳輸距離愈短。 2 RS 232C接口標準 (自學)是美國EIA與BELL公司開發(fā)并發(fā)布的一種通信協(xié)議,適用于020000波特的通信,被廣泛用于計算機與終端或外設間的連接.它對串行通信接7口的機械、電氣特性及信號線功能作了規(guī)定.一.電氣特性1.邏輯電平（以

4、正負電壓表示）數(shù)據(jù):邏輯”1”低于-3V,邏輯”0”高于+3V;控制信號:接通狀態(tài)+3V,斷開狀態(tài)-3V.實際工作時,電平范圍在-15-5V及+5+15V之間.這一邏輯電平與TTL電平不同.與TTL器件連接時,須進行兩種電平間的轉(zhuǎn)換（可用集成電路芯片）. MC1488: TTL EIA MC1489: EIA TTL8二.機械特性1.連接器用DB25型接插件作為數(shù)據(jù)終端設備DTE與數(shù)據(jù)通信設備DCE間的連接器.2.電纜長度RS-232C所能連接的最大長度是30M,波特率是5019200.三. RS-232C的接口信號共有25根線:4根數(shù)據(jù)線,11根控制線,3根定時線,2根地線,5根備用(未定義

5、)線.常用的只有9根線.91.設備狀態(tài)信號線DSR(數(shù)據(jù)裝置準備好)-高電平有效.有效時,表示MODEM處于可用狀態(tài).DTR(數(shù)據(jù)準備終端好)-高電平有效.有效時,表示數(shù)據(jù)終端可用.此兩信號有時直接連到電源上.有的接口甚至省去此兩線.2.發(fā)送控制信號線RTS(請求發(fā)送)-高電平有效.終端向MODEM請求發(fā)送.其用于控制MODEM是否進入發(fā)送狀態(tài).CTS(容許發(fā)送)-是MODEM對請求發(fā)送信號10RTS的響應信號.3.接收控制信號線RLSD接收線信號檢出.當MODEM使該信號有效時,是通知終端準備接收,并將載波信號解調(diào)成數(shù)字量后沿RXD送至終端.RI(振鈴指示)當MODEM收到交換臺送來的振鈴和

6、呼叫信號時,使其有效(為高電平),通知終端其已被呼叫.4.數(shù)據(jù)發(fā)送與接收線TXD(發(fā)送數(shù)據(jù))通過TXD線將串行數(shù)據(jù)發(fā)送至MODEM;RXD(接收數(shù)據(jù))通過該線終端接收從MODEM發(fā)來的串行數(shù)據(jù).115.地線SG數(shù)字地; PG保護地近距離通信時可不用MODEM,通信雙方可直接連接.最簡單時只需三根線:RXD,TXD和地.四.串行通信接口的基本任務1.進行串行并行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換;2.實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)格式化異步:發(fā)送時自動生成及接收時自動去掉啟動、停止位;同步:在傳送的數(shù)據(jù)塊前加上同步字符.12 3 8096/8098串行口的工作原理一.串行口的結構及控制1.引腳RXD接收(與P2.0共用); TXD發(fā)送(

7、與P2.1共用). 2.串行口控制及狀態(tài)寄存器SP_CON 控制寄存器(5位);SP_STAT 狀態(tài)寄存器(3位).兩者共用一個寄存器,地址為11H.當發(fā)送或接收后,中斷標志TI和RI將置1,以繼續(xù)發(fā)送或準備接收下一數(shù)據(jù).3.SBUF(RX)07H, 接收緩沖器,只讀,由它讀入已接收的數(shù)據(jù).4.SBUF(TX)07H,發(fā)送緩沖器,只寫,由它輸出將要發(fā)送的數(shù)據(jù).13 SP_CON/SP_STAT (11H)145.IOC116H, IOC1.5選擇TXD/P2.0(1/0).6.BAUD_RATE波特率寄存器,0EH,只寫,16位,但只占一個字節(jié),分2次寫(按字節(jié)寫),用于設置波特率.其最高位選

8、擇時鐘:系統(tǒng)時鐘/T2CLK (1/0);余下的15位為決定波特率的常數(shù)B.波特率公式:用XTAL1時:15用T2CLK時:16二.串行口的工作方式有一種同步方式和三種異步方式.1.方式0(同步方式)又稱移位寄存器方式.用RXD引腳作為發(fā)送/接收端,而每發(fā)送/接收一幀數(shù)據(jù),TXD引腳輸出一串移位脈沖(8個),脈沖的周期由波特率決定.數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收均是從低位開始.此方式不能同時發(fā)送和接收.用此方式可擴展并行I/O口(需外接移位寄存器),這是該方式的一個重要應用(見P336圖).172.方式1(異步方式)標準的異步方式.(1)數(shù)據(jù)格式為10位一幀:一個起始位(低電平),8個數(shù)據(jù)位,一個停止位(高

9、電平).(2)此方式下,RXD接收,TXD發(fā)送.(3)波特率由BAUD_RATE決定.(4)可用中斷方式進行通信.當發(fā)送或接收最后一個數(shù)據(jù)位后,中斷標志TI和RI置位,這2個標志讀后即被清除,因此對SP_STAT需加以保護.18(5)可進行奇偶校驗.若PEN=1,則發(fā)送時的D7位(最高位)用偶校驗位代替,且接收時需檢查奇偶性,常用于單片機與CRT的通信.3.方式2和方式3(異步方式)(1)均稱為識別第9位的異步方式;(2)數(shù)據(jù)格式為11位一幀:增加的D8位稱為可編程的第9位.(3)通過編程使D8位為1或0,方式2時D8 =1產(chǎn)生中斷,為0則不中斷;而方式3時D8為1或為0均會中斷.19(4)方

10、式2時不容許奇偶校驗,但方式3容許奇偶校驗.三.串行口的工作過程方式0:發(fā)送: 若REN=0,將數(shù)據(jù)寫入SBUF(TX)則啟動一次發(fā)送.接收: 編程使REN由0變?yōu)?,或在REN=1時清除RI則啟動一次接收.若正在接收時使REN=0,則停止接收.其它方式(異步方式):發(fā)送:寫SBUF(TX)則啟動一次發(fā)送過程.接收:REN=1時,RXD引腳的下跳變將開始一次接收過程.接收和發(fā)送均可引起串口中斷.20四.串行口的編程步驟1.置IOC1.5=1選TXD(P2.0);置REN=1選RXD(P2.1)功能;2.送控制字到SP_CON確定工作方式;3.送波特率常數(shù)B到BAUD_RATE,確定波特率及波特

11、率發(fā)生器時鐘;4.對SBUF(RX)/ SBUF(TX)進行讀寫,啟動通信過程. 可用查詢法或中斷法.五.使用串行口的注意事項1.讀SP_STAT時,TI和RI標志將被清除,可予復制,與IOS1同.2. BAUD_RATE應分兩次寫.213.發(fā)送和接收共用一個中斷矢量,進入中斷服務程序后測試SP_STAT.4.CPU只能讀取一個字節(jié)(8位)信息,方式2和方式3的第9數(shù)據(jù)位可由SP_STAT的最高位取得.六.多機通信用方式2和方式3實現(xiàn)多機通信.這是利用方式2的特點,即接收的第9位不是1時則不會引起中斷.原理:主機要向從機發(fā)一數(shù)據(jù)塊時,先發(fā)一個地址幀,地址幀和數(shù)據(jù)幀的區(qū)別是前者的第9數(shù)據(jù)位為1,

12、而后者的為0.地址幀使所有的從機都中斷而能讀取地址,當某一從機接收到的地址與自己相符時便轉(zhuǎn)入方式3接收數(shù)據(jù),而未被尋址的從機仍工作于方式2,不理會主機發(fā)送的數(shù)據(jù)幀.22 3 串行口的應用一.方式0的應用方式0為移位寄存器工作方式,可用于將串行數(shù)據(jù)變?yōu)椴⑿袛?shù)據(jù)的輸入輸出.RXD用于輸入/輸出,TXD提供移位脈沖.例. 用方式0輸出數(shù)據(jù)(將P0口的開關狀態(tài)送LED顯示).CD4049移位寄存器; P2.7的正跳變啟動移位操作;74LS244同相驅(qū)動器.23 ORG 2080HBEGIN: DI ORB IOC1, #20H ;選擇P2.0的TXD功能 LDB AL,#00H ;AL準備保存串口狀態(tài)

13、 LDB BAUD_RATE, #01H ;置波特率低字節(jié) LDB BAUD_RATE, #80H ;波特率為1.5M LDB SP_CON,#00H ;方式0,關接收,不檢驗奇偶LOOP1: LDB BL,PORT0 ;讀P0口的開關值 SCALL TEST SJMP LOOP1 ORG 2800HTEST: PUSHF ANDB PORT2, #7FH ;令P2.7=0 LDB SBUF, BL ;發(fā)送數(shù)據(jù)24LOOP2: ORB AL, SP_STAT ;復制串口狀態(tài) JBC AL, 5, LOOP2 ;若TI=0則繼續(xù)查詢狀態(tài) ANDB AL, #0DFH ;清除AL的TI標志 ORB

14、 PORT2,#80H ;令P2.7=1,啟動移位寄存器 POPF RET二.方式1的應用1.查詢法通過對RI和TI標志的查詢來發(fā)送和接收數(shù)據(jù).RXD接收,TXD發(fā)送.例. 用方式1(查詢法)將鍵盤輸入的數(shù)據(jù)送CRT顯示. CHAR_I EQU 30H CHAR_O EQU 32H25 ORG 2080HSTART: DI ORB IOC1,#20H ;P2.0為TXD功能 LDB AL, #20H ;AL初始化,將TI置1 LDB BAUD_RATE, #9BH ;波特率為1200 LDB BAUD_RATE, #80H LDB SP_CON, #09 ;方式1,容許接收,不檢驗奇偶LOOP

15、: SCALL GETCHR ;從串口讀輸入的字符 LDB CHAR_O, CHAR_I ;復制輸入的字符 SCALL PUTCHR ;向串口輸出字符 SJMP LOOP ORG 3000HGETCHR: ORB AL, SP_STAT ;讀狀態(tài) JBC AL, 6, GETCHR ;若RI=0,則繼續(xù)查詢 ANDB AL, #0BFH ;清除AL的RI標志26 LDB CHR_I, SBUF ;讀輸入的字符 RETPUTCHR:ORB AL, SP_STAT ;復制狀態(tài) JBC AL, 5, PUTCHR ;若TI=0,則等待上一字符發(fā)送完 LDB SBUF, CHAR_O ;發(fā)送本次字符

16、ANDB AL, #0DFH ;清除AL中的TI標志 RET注意,初始化時將TI置1,是為使第一個數(shù)據(jù)能送至SBUF(TX)發(fā)送,否則程序會一直等待.數(shù)據(jù)發(fā)送后一定要將AL中的TI清零.2.中斷法在中斷服務程序中進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收.例. 任務同上例,但用中斷法實現(xiàn). RCFLAG EQU 30H CHR EQU 32H27 ORG 2080HBEGIN: DI ORB IOC1,#20H ;P2.0為TXD功能 LDB BAUD_RATE, #26H ;波特率為4800 LDB BAUD_RATE, #80H LDB SP_CON, #09 ;方式1,容許接收,不檢驗奇偶 LD AX, #3

17、200H ;設置中斷矢量 ST AX, 200CH0 LDB BL, #20H ;設置TI初始位 CLRB RCFLAG ;清已接收標志 LDB INT_MASK, #40H ;容許串行口中斷 EILOOP: SJMP LOOP ;等待串行口中斷28 ORG 3200HINT_SIO: PUSHF ;禁止中斷 ORB BL, SP_STAT ;復制狀態(tài)GETBYTE: JBS RCFLAG,0,PUTBYTE ;已接收標志置位,則轉(zhuǎn)發(fā)送 JBC BL, 6, PUTBYTE ;若RI=0,則轉(zhuǎn)發(fā)送 STB SBUF, CHR ;保存已接收的字符 ANDB BL, #0BFH ;清除RI暫存位 LDB RCFLAG,#01H ;置已接收標志PUTBYTE: JBC RCFLAG, 0,CONTIN ;未接收字符,則轉(zhuǎn)返回 JBC BL,5,CONTIN ;TI=0,則轉(zhuǎn)返回 LDB SBUF, CHR ;發(fā)送字符 ANDB BL, #0DFH ;清除TI暫存位 ANDB CHR, #7FH ;清字符最高位 CMPB CHR, #0DH ;是CR字符嗎? JNE CLRFLAG ;不是,轉(zhuǎn)清已接收標志29 LDB CHR, #0AH ;是,將換行符送