單片機(jī)原理串行通信

1、單片機(jī)原理串行通信第1頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)36分，星期二#include reg51.hsbitP1_0=P10;void Timer0() interrupt 1TH0=0 xff;TL0=0 xfa;/重置初值P1_0=P1_0;/執(zhí)行燈亮或滅的動(dòng)作void main()P1=0 xff;/關(guān)閉P1口接的所有燈TMOD=0 x05;/確定計(jì)數(shù)工作模式TH0=0 xff;TL0=0 xfa;/定時(shí)實(shí)值為65530EA=1;ET0=1;TR0=1;/定時(shí)器T0開始運(yùn)行for(;);第2頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)36分，星期二單片機(jī)原理及設(shè)計(jì)教學(xué)課件串行通信

2、第3頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)36分，星期二單片機(jī)原理及設(shè)計(jì)教學(xué)課件串行口與串行通信第4頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)36分，星期二第5頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)36分，星期二重點(diǎn):串行寄存器波特率的概念第6頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)36分，星期二 隨著多微機(jī)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，計(jì)算機(jī)的通信功能愈來愈顯得重要。計(jì)算機(jī)通信是指計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備或計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的信息交換。 第7頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)36分，星期二 通信有并行通信和串行通信兩種方式。在多微機(jī)系統(tǒng)以及現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)中信息的交換多采用串行

3、通信方式。第8頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)36分，星期二并行通信通常是將數(shù)據(jù)字節(jié)的各位用多條數(shù)據(jù)線同時(shí)進(jìn)行傳送 。并行通信控制簡(jiǎn)單、傳輸速度快；由于傳輸線較多，長(zhǎng)距離傳送時(shí)成本高且接收方的各位同時(shí)接收存在困難。 第9頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)36分，星期二串行通信是將數(shù)據(jù)字節(jié)分成一位一位的形式在一條傳輸線上逐個(gè)地傳送。串行通信的特點(diǎn)：傳輸線少，長(zhǎng)距離傳送時(shí)成本低，且可以利用電話網(wǎng)等現(xiàn)成的設(shè)備，但數(shù)據(jù)的傳送控制比并行通信復(fù)雜。 第10頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)36分，星期二串行通信的基本概念 一、異步通信與同步通信1、異步通信 異步通信是指通信的發(fā)送

4、與接收設(shè)備使用各自的時(shí)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(shí)鐘盡可能一致。 第11頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)36分，星期二 異步通信是以字符（構(gòu)成的幀）為單位進(jìn)行傳輸，字符與字符之間的間隙（時(shí)間間隔）是任意的，但每個(gè)字符中的各位是以固定的時(shí)間傳送的，即字符之間不一定有“位間隔”的整數(shù)倍的關(guān)系，但同一字符內(nèi)的各位之間的距離均為“位間隔”的整數(shù)倍。第12頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)36分，星期二單片機(jī)原理及設(shè)計(jì)教學(xué)課件 異步通信中,接收與發(fā)送之間必須有兩項(xiàng)規(guī)定: 1 幀格式的設(shè)定; 2 波特率 (bps.):單位時(shí)間傳送的位數(shù)第13頁(yè)，

5、共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)36分，星期二異步通信的數(shù)據(jù)格式 ：異步通信的特點(diǎn)：不要求收發(fā)雙方時(shí)鐘的嚴(yán)格一致，實(shí)現(xiàn)容易，設(shè)備開銷較小，但每個(gè)字符要附加23位用于起止位，各幀之間還有間隔，因此傳輸效率不高。第14頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)36分，星期二單片機(jī)原理及設(shè)計(jì)教學(xué)課件 同步串行通信:以數(shù)據(jù)塊為單位進(jìn)行傳送,80C51單片機(jī)沒有同步串行通信的方式,不作介紹! 波特率 (bps.):單位時(shí)間傳送的位數(shù)第15頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)36分，星期二二、串行通信的傳輸方向1、單工單工是指數(shù)據(jù)傳輸僅能沿一個(gè)方向，不能實(shí)現(xiàn)反向傳輸。2、半雙工半雙工是指數(shù)據(jù)傳

6、輸可以沿兩個(gè)方向，但需要分時(shí)進(jìn)行。3、全雙工全雙工是指數(shù)據(jù)可以同時(shí)進(jìn)行雙向傳輸。 單工 半雙工 全雙工第16頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)36分，星期二第17頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)36分，星期二單片機(jī)原理及設(shè)計(jì)教學(xué)課件51單片機(jī)的串行接口 SBUF（發(fā)）SBUF（收）發(fā)送控制器 TI接收控制器 RI移位寄存器波特率發(fā)生器T11A累加器(門)移位寄存器RxDTxD去申請(qǐng)中斷引腳引腳CPU內(nèi)部第18頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)36分，星期二 有兩個(gè)物理上獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器SBUF，它們占用同一地址99H ；接收器是雙緩沖結(jié)構(gòu) ；發(fā)送緩沖器，因?yàn)榘l(fā)送

7、時(shí)CPU是主動(dòng)的，不會(huì)產(chǎn)生重疊錯(cuò)誤。 80C51串行口的結(jié)構(gòu) 第19頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)36分，星期二 SCON 是一個(gè)特殊功能寄存器，用以設(shè)定串行口的工作方式、接收/發(fā)送控制以及設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志： 80C51串行口的控制寄存器 SM0和SM1為工作方式選擇位，可選擇四種工作方式： 第20頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)36分，星期二單片機(jī)原理及設(shè)計(jì)教學(xué)課件 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI R1SCONSM0，SM1：串行口4種工作方式的選擇位。 0 0 方式0：8位移位寄存器I/O,波特率固定為 fosc/12 0 1 方式1：8位UART（

8、1+8+1位）， 波特率可變,按公式計(jì)算 1 0 方式2：9位UART（1+8+1+1位）， 波特率固定=fosc x1/32或1/64 1 1 方式3：9位UART（1+8+1+1位）， 波特率可變，按公式計(jì)算 SM2：串行口多機(jī)通信控制位 （作為方式2、方式3的附加控制位）串行口控制寄存器SCON(98H)第21頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)36分，星期二單片機(jī)原理及設(shè)計(jì)教學(xué)課件 RI,TI：串行口收/發(fā)數(shù)據(jù)申請(qǐng)中斷標(biāo)志位 1 申請(qǐng)中斷； 0 不申請(qǐng)中斷 TB8：方式2、3中，是要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)。 多機(jī)通信中,TB8=0 表示發(fā)送的是數(shù)據(jù)； TB8=1 表示發(fā)送的是地址。 R

9、B8：在方式2、3中，是收到的第9位數(shù)據(jù)。 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI R1 REN：串行口接收允許控制位 = 1 表示允許接收； = 0 禁止接收。SCON第22頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)36分，星期二單片機(jī)原理及設(shè)計(jì)教學(xué)課件SMOD GF1 GF0 PD 1DL電源控制寄存器 PCON（97H）特殊功能寄存器PCON不能按位尋址 SMOD：在串行口工作方式 1、2、3 中， 是波特率加倍位 =1 時(shí)，波特率加倍 =0 時(shí)，波特率不加倍。 (在PCON中只有這一個(gè)位與串口有關(guān)) PCON第23頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)36分，星期二波

10、特率： 單片機(jī)或者計(jì)算機(jī)在串口通信時(shí)的速率用波特率表示；單位是bps;位/秒; 如每秒鐘傳送240個(gè)字符,而每個(gè)字符格式包含10位,這時(shí)的波特率為10*240位/秒=2400bps;第24頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)36分，星期二波特率的計(jì)算 在串行通信中，收發(fā)雙方對(duì)發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的速率要有約定。通過軟件可對(duì)單片機(jī)串行口編程為四種工作方式，其中方式0和方式2的波特率是固定的，而方式1和方式3的波特率是可變的，由定時(shí)器T1的溢出率來決定。 串行口的四種工作方式對(duì)應(yīng)三種波特率。由于輸入的移位時(shí)鐘的來源不同，所以，各種方式的波特率計(jì)算公式也不相同。方式0的波特率 = fosc/12方式

11、2的波特率 =（2SMOD/64） fosc 方式1的波特率 =（2SMOD/32）（T1溢出率）方式3的波特率 =（2SMOD/32）（T1溢出率）第25頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)36分，星期二 當(dāng)T1作為波特率發(fā)生器時(shí)，最典型的用法是使T1工作在自動(dòng)再裝入的8位定時(shí)器方式（即方式2，且TCON的TR1=1，以啟動(dòng)定時(shí)器）。這時(shí)溢出率取決于TH1中的計(jì)數(shù)值。 T1 溢出率 = fosc /12256 （TH1） 在單片機(jī)的應(yīng)用中，常用的晶振頻率為：12MHz和11.0592MHz。所以，選用的波特率也相對(duì)固定。常用的串行口波特率以及各參數(shù)的關(guān)系如表所示。第26頁(yè)，共33頁(yè)，2

12、022年，5月20日，2點(diǎn)36分，星期二單片機(jī)原理及設(shè)計(jì)教學(xué)課件工作方式2：8 位自動(dòng)重裝的定時(shí)/計(jì)數(shù)器振蕩器12TLx (8位)TFx申請(qǐng)中斷Tx端TRx位GATE位INTx端1&C/T=0C/T=1控制 =1開關(guān)接通或門與門THx (8位)溢出位門開第27頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)36分，星期二單片機(jī)原理及設(shè)計(jì)教學(xué)課件波特率=(2SMOD/32)T1的溢出率 溢出率：T1溢出的頻繁程度 即：T1溢出一次所需時(shí)間的倒數(shù)。 初值 X = 2n - 2SMOD fosc32 波特率 12 波特率 =2SMOD fosc32 12(2n - X)其中：X 是定時(shí)器初值第28頁(yè)，共3

13、3頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)36分，星期二單片機(jī)原理及設(shè)計(jì)教學(xué)課件 初值 X = 2n - 2SMOD fosc32 波特率 12 計(jì)算波特率的部分： 要求用T1工作于方式2來產(chǎn)生波特率1200， 已知晶振頻率=6MHz。要求出T1的初值：初值 X = 28 - 20 610632 1200 12= 256 - = 256 - 13.026106460800 243 = 0F3H 結(jié)果后面要用到第29頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)36分，星期二 串行口工作之前，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行初始化，主要是設(shè)置產(chǎn)生波特率的定時(shí)器1、串行口控制和中斷控制。具體步驟如下：確定T1的工作方式（編程TMO

14、D寄存器）；計(jì)算T1的初值，裝載TH1、TL1；啟動(dòng)T1（編程TCON中的TR1位）；確定串行口控制（編程SCON寄存器）；串行口在中斷方式工作時(shí)，要進(jìn)行中斷設(shè)置（編程IE、IP寄存器）。第30頁(yè)，共33頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)36分，星期二#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intunsigned char flag,a,i;uchar code table=I get ;/uchar code table=I, ,g,e,t, ;void init()TMOD=0 x20;TH1=0 xfd;TL1=0

15、 xfd;TR1=1;REN=1;SM0=0;SM1=1;EA=1;ES=1;void main()init();while(1)if(flag=1)ES=0;for(i=0;i0;DelayTime-)for(j=0;j125;j+);uchar Key()uchar KValue;P3|=0 x3e;/中間4位置高電平if(KValue=P3|0 xe3)!=0 xff)mDelay(10);if(KValue=P3|0 xe3)!=0 xff)for(;)if(P3|0 xe3)=0 xff)return(KValue);return(0);void main()uchar KeyValue;uchar c;P1=0 xff;/關(guān)閉P1口接的所有燈TMOD=0 x20;/確定定時(shí)器工作模式TH1=0 xFD;TL0=0 xFD;/定時(shí)初值PCON&=0 x80;/SMOD=1TR1=1;/開啟定時(shí)器1SCO