單片機原理：7-3-4串行口多機通信和波特率

第7章

AT89S51單片機的

串行口17.3多機通信多個單片機可利用串行口進(jìn)行多機通信，經(jīng)常采用如圖7-16所示的主從式結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)中有1個主機（單片機或其他有串行接口的微機）和多個單片機組成的從機系統(tǒng)。主機的RXD與所有從機的TXD端相連，TXD與所有從機的RXD端相連。從機地址分別為01H、02H和03H。

圖7-16

多機通信系統(tǒng)示意圖2 主從式是指多機系統(tǒng)中，只有一個主機，其余全是從機。主機發(fā)送的信息可以被所有從機接收，任何一個從機發(fā)送的信息，只能由主機接收。從機和從機之間不能進(jìn)行直接通信，只能經(jīng)主機才能實現(xiàn)。多機通信的工作原理： 要保證主機與所選擇的從機通信，須保證串口有識別功能。SCON中的SM2位就是為滿足這一條件設(shè)置的多機通信控制位。其工作原理是在串行口以方式2（或方式3）接收時，若SM2

=

1，則表示進(jìn)行多機通信，可能以下兩種情況：3（1）從機接收到的主機發(fā)來的第9位數(shù)據(jù)RB8=1（地址）時，前8位數(shù)據(jù)才裝入SBUF，并置中斷標(biāo)志RI

=

1，向CPU發(fā)出中斷請求。在中斷服務(wù)程序中，從機把接收到的SBUF中的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中。（2）如果從機接收到的第9位數(shù)據(jù)RB8=0（數(shù)據(jù)）時，則不產(chǎn)生中斷標(biāo)志RI=1，不引起中斷，從機不接收主機發(fā)來的數(shù)據(jù)。若SM2

=

0，則接收的第9位數(shù)據(jù)不論是0還是1，從機都將產(chǎn)生RI

=

1中斷標(biāo)志，接收到的數(shù)據(jù)裝入SBUF中。4應(yīng)用這一特性，可實現(xiàn)AT89S51單片機的多機通信。多機通信的工作過程：（1）各從機初始化程序允許從機的串行口中斷，將串行口編程為方式2或方式3接收，即9位異步通信方式，且SM2和REN位置“1”，使從機處于多機通信且只接收地址幀的狀態(tài)。（2）在主機和某個從機通信之前，先將從機地址（即準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)的從機）發(fā)送給各個從機，接著才傳送數(shù)據(jù)（或命令），主機發(fā)出的地址幀信息的第9位為1，數(shù)據(jù)（或命令）幀的第9位為0。5當(dāng)主機向各從機發(fā)送地址幀時，各從機的串行口接收到的第9位信息RB8為1，且由于各從機的SM2=1，則RI置“1”，各從機響應(yīng)中斷.在中斷服務(wù)子程序中，判斷主機送來的地址是否和本機地址相符合，若為本機地址，則該從機SM2位清“0”，準(zhǔn)備接收主機的數(shù)據(jù)或命令；若地址不相符，則保持SM2

=

1。（3）接著主機發(fā)送數(shù)據(jù)（或命令）幀，數(shù)據(jù)幀的第9位為0。此時各從機接收到的RB8

=

0。只有與前面地址相符合的從機（即SM2位已清“0”的從機）才能激活中斷標(biāo)志位RI，從而進(jìn)入中斷服務(wù)程序，接收主機發(fā)來的數(shù)據(jù)（或命令）；與主機發(fā)來的地址不相符的從機，由于SM2保持為1，又RB8

=

0，因此不能激活中斷標(biāo)志RI，就不能接受主機發(fā)來的數(shù)據(jù)幀。6從而保證主機與從機間通信的正確性。此時主機與建立聯(lián)系的從機已經(jīng)設(shè)置為單機通信模式，即在整個通信中，通信的雙方都要保持發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位（即TB8位）為0，防止其他的從機誤接收數(shù)據(jù)。（4）結(jié)束數(shù)據(jù)通信并為下一次的多機通信做好準(zhǔn)備。在多機系統(tǒng)，每個從機都被賦予唯一的地址。例如，圖7-16三個從機的地址可設(shè)為：01H、02H、03H。還要預(yù)留1~2個“廣播地址”，它是所有從機共有的地址，例如將“廣播地址”設(shè)為00H。當(dāng)主機與從機的數(shù)據(jù)通信結(jié)束后，一定要將從機再設(shè)置為多機通信模式，以便進(jìn)行下一次的多機通信。7這時要求與主機正在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膹臋C必須隨時注意，一旦接收的數(shù)據(jù)第9位（RB8）為“1”，說明主機傳送的不再是數(shù)據(jù)，而是地址，這個地址就有可能是“廣播地址”。當(dāng)收到“廣播地址”后，便將從機的通信模式再設(shè)置成多機模式，為下一次的多機通信做好準(zhǔn)備。87.4波特率的制定方法串行通信，收、發(fā)雙方發(fā)送或接收的波特率必須一致。4種工作方式。方式0和方式2的波特率是固定的；方式1和方式3的波特率是可變的，由T1溢出率確定。7.4.1波特率的定義波特率的定義：串行口每秒發(fā)送（或接收）的位數(shù)。設(shè)發(fā)送一位所需要的時間為T，則波特率為1/T。定時器的不同工作方式，得到的波特率的范圍不一樣，這是由T1在不同工作方式下計數(shù)位數(shù)的不同所決定。97.4.2定時器T1產(chǎn)生波特率的計算和串行口的工作方式有關(guān)。（1）方式0時，波特率固定為時鐘頻率fosc的1/12，不受SMOD位值的影響。若fosc

=

12MHz，波特率為1Mbit/s。（2）方式2時，波特率僅與SMOD位的值有關(guān)。

方式2波特率

=

fosc若fosc

=

12MHz：

SMOD

=

0，波特率

=

187.5kbit/s；SMOD

=

1，波特率

為375kbit/s。（3）方式1或方式3定時，常用T1作為波特率發(fā)生器，其關(guān)系式為10波特率

=

定時器T1的溢出率

（7-1）由式（7-1）見，T1溢出率和SMOD的值共同決定波特率。在實際設(shè)定波特率時，T1常設(shè)置為方式2定時（自動裝初值），即TL1作為8位計數(shù)器，TH1存放備用初值。這種方式操作方便，也避免因軟件重裝初值帶來的定時誤差。設(shè)定時器T1方式2的初值為X，則有

定時器T1的溢出率

=

（7-2）11將式（7-2）代入式（7-1），則有

波特率

=

（7-3）由式（7-3）可見，波特率隨fosc、SMOD和初值X而變化。實際使用時，經(jīng)常根據(jù)已知波特率和時鐘頻率fosc來計算T1的初值X。為避免繁雜的初值計算，常用的波特率和初值X間的關(guān)系常列成表7-2的形式，以供查用。12

表7-2

用定時器T1產(chǎn)生的常用波特率13波

特

率foscSMOD位方式初值X62.5kbit/s12MHz12FFH19.2kbit/s11.0592MHz12FDH9.6kbit/s11.0592MHz02FDH4.8kbit/s11.0592MHz02FAH2.4kbit/s11.0592MHz02F4H1.2kbit/s11.0592MHz02E8H對表7-2有兩點需要注意：（1）在使用的時鐘振蕩頻率fosc為12MHz或6MHz時，將初值X和fosc帶入式（7-3）中計算出的波特率有一定誤差。消除誤差可采用時鐘頻率11.0592MHz。（2）如果選用很低的波特率，如波特率選為55，可將定時器T1設(shè)置為方式1定時。但在這種情況下，T1溢出時，需在中斷服務(wù)程序中重新裝入初值。中斷響應(yīng)時間和執(zhí)行指令時間會使波特率產(chǎn)生一定的誤差，可用改變初值的方法加以調(diào)整。14【例7-3】

若時鐘頻率為11.0592MHz，選用T1的方式2定時作為波特率發(fā)生器，波特率為2

400bit/s，求初值。設(shè)T1為方式2定時，選SMOD

=