單片機(jī)接口及應(yīng)用-Chapter6 相互通道配置與接口技術(shù)

第六章相互通道配置與接口技術(shù)6.1單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的相互通道6.2串行通信基礎(chǔ)6.3MCS-51串行口及應(yīng)用11/17/202216.1單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的相互通道11/17/202226.2串行通信基礎(chǔ)6.2.1通信類型6.2.2串行通信的基本概念和名詞術(shù)語(yǔ)6.2.3調(diào)制解調(diào)器11/17/202236.2.1通信類型

1．并行通信2．串行通信3．串行通信類型及通信協(xié)議11/17/20224（1）異步串行通信如圖6.2所示。異步通信是采用異步通信控制規(guī)程作為通信協(xié)議。11/17/20225圖6.3字符流傳輸數(shù)據(jù)格式（2）同步串行通信如圖6.3所示。其數(shù)據(jù)傳輸格式如圖6.4所示。同步通信采用同步通信規(guī)程（BISYNC）或同步數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程（SDLC）作為通信協(xié)議。圖6.4二進(jìn)制位數(shù)據(jù)流傳輸格式11/17/202266.2.2串行通信的基本概念和名詞術(shù)語(yǔ)1．發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘（1）發(fā)送時(shí)鐘：并行的數(shù)據(jù)序列被送入移位寄存器，然后通過(guò)移位寄存器由發(fā)送時(shí)鐘進(jìn)行移位（變成串行數(shù)據(jù)）輸出，數(shù)據(jù)位的時(shí)間間隔可由發(fā)送時(shí)鐘周期來(lái)劃分。（2）接收時(shí)鐘：將串行數(shù)據(jù)序列逐位移入移位寄存器而裝配為并行數(shù)據(jù)序列的過(guò)程。11/17/20227圖6.5發(fā)送時(shí)鐘示意圖11/17/20228圖6.6接收時(shí)鐘示意圖11/17/202292．波特率及時(shí)鐘頻率（1）波特率：波特率=1÷（二進(jìn)制位持續(xù)時(shí)間）（2）發(fā)送時(shí)鐘頻率與波特率的關(guān)系

時(shí)鐘頻率=n×波特率這時(shí)n可以是1，16，32等。11/17/2022103．通信線路連接方式就傳輸方式而言，串行通信線路可分成如下幾種連接方式，如圖6.7所示。（1）單工傳輸方式（2）半雙工傳輸方式（3）全雙工傳輸方式11/17/202211圖6.7通信線路的連接方式11/17/2022126.2.3調(diào)制解調(diào)器1．調(diào)制解調(diào)器圖6.8MODEM在遠(yuǎn)程通信的連接示意圖11/17/2022132．調(diào)制解調(diào)器的種類調(diào)制解調(diào)器按其速率分為低速、中速和高速三種類型：低速一般為33.6kps以下、中速一般為33.6kps至55.6kps之間、高速為64kps及以上的調(diào)制解調(diào)器；按調(diào)制技術(shù)可分為頻移鍵控（FSK）、相移鍵控（PSK）及相位幅度調(diào)制（PAM）三種類型。11/17/2022146.3MCS-51串行口及應(yīng)用

51系列單片機(jī)的串行接口是由發(fā)送緩沖區(qū)、接收緩沖區(qū)及2個(gè)專用寄存器SCON和PCON組成。它占用2條I/O口線（P3.0和P3.1口），分別為RXD和TXD，從而構(gòu)成了全雙工的通信方式。11/17/2022156.3.1串口工作方式串口的工作方式由SCON的SM0和SM1定義，共有4種工作方式。11/17/202216方式0：作為同步移位寄存器，可以通過(guò)外接移位寄存器芯片實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展I/O接口功能，一般不用于通信。方式1：8位數(shù)據(jù)異步通信接口，波特率可變，波特率由定時(shí)器T1或T2的溢出率經(jīng)分頻后得到。方式2：9位數(shù)據(jù)異步通信接口，波特率由主頻fosc分頻得到，當(dāng)SMOD=1時(shí)，波特率為fosc/32；當(dāng)SMOD=0時(shí)，波特率為fosc/64。方式3：9位數(shù)據(jù)異步通信接口，波特率可變，波特率由定時(shí)器T1或T2的溢出率經(jīng)分頻后得到。11/17/2022176.3.2波特率的選擇與設(shè)置方式1和方式3：當(dāng)選擇定時(shí)器1作為波特率發(fā)生器時(shí)，通常設(shè)置定時(shí)器1工作在方式2。由于定時(shí)器1的方式2為自動(dòng)重裝入8位計(jì)數(shù)方式，因此無(wú)需中斷服務(wù)程序，只需對(duì)其進(jìn)行初始化。此時(shí)定時(shí)器T1的溢出率與波特率成正比。定時(shí)器1的溢出率可通過(guò)下面公式求得：11/17/202218方式1和方式3：特殊功能寄存器PCON中的SMOD位為串行波特率控制位，當(dāng)SMOD=1時(shí)，使波特率加倍。故波特率的計(jì)算可通過(guò)下面公式獲得：11/17/2022196.3.3單片機(jī)收/發(fā)數(shù)據(jù)流程

MCS-51單片機(jī)串行口發(fā)送/接收數(shù)據(jù)時(shí)，需經(jīng)過(guò)2個(gè)串行緩沖器SBUF進(jìn)行。這兩個(gè)緩沖器使用同一個(gè)地址（98H），但在物理上是獨(dú)立的，其中接收緩沖器只能讀出不能寫入，發(fā)送緩沖器只能寫入不能讀出。11/17/202220發(fā)送過(guò)程：?jiǎn)?dòng)：MOVSBUF,A

待傳送的數(shù)據(jù)由A累加器傳入串行發(fā)送緩沖器SBUF，由硬件自動(dòng)在發(fā)送字符的始、末加上起始位（低電平）、停止位（高電平）及其他控制位（如奇偶位等），而后在移位脈沖的控制下，低位在前，高位在后，逐位從TXD端（方式0除外）發(fā)出。11/17/202221DATADATA數(shù)據(jù)幀TXD高————低圖6.9發(fā)送過(guò)程ASBUF11/17/202222接收過(guò)程：接收：MOVA,SBUF

串行口的接收與否受制于允許接收位REN的狀態(tài)。當(dāng)REN被軟件置“1”后，允許接收器接收。串口的接收器以所選波特率的16倍速對(duì)RXD線進(jìn)行監(jiān)視。當(dāng)“1到0跳檢測(cè)器”聯(lián)系采樣到RXD線上低電平時(shí)，便認(rèn)定RXD端出現(xiàn)起始位，繼而接收控制器開始工作。在每位傳送時(shí)間的第7、8、9個(gè)脈沖采樣RXD線，依照“3取2”的原則，決定所接收的值為“0”或“1”。當(dāng)接收完停止位后，控制電路使中斷標(biāo)志RI置為“1”，此時(shí)程序可通過(guò)MOVA,SBUF指令將接收到的字符從SBUF送入累加器A,從而完成一幀數(shù)據(jù)的接收工作。11/17/202223DATADATARXD圖6.10接收過(guò)程ASBUF前提：REN=116*波特率RI=1MOVA,SBUF11/17/202224設(shè)串口工作方式選擇波特率發(fā)生器6.3.3編寫單片機(jī)異步通信程序設(shè)置定時(shí)器工作方式設(shè)置波特率參數(shù)允許串行中斷允許接收數(shù)據(jù)允許定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作MAIN:...MOVSCON,#50H//設(shè)置串口工作在方式1，同時(shí)設(shè)置REN=1MOVTMOD,#20H//選用T1作為波特率發(fā)生器，工作方式2

MOVPCON,#80H//設(shè)置SMOD為1

MOVTH1,#-3H//設(shè)置定時(shí)器/計(jì)數(shù)器初值

SETBEA//允許中斷

SETBES//允許串行中斷

SETBTR1//開啟定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1工作...11/17/202225編寫串行中斷服務(wù)程序和收/發(fā)相應(yīng)程序

ORG23H//串行中斷服務(wù)子程序入口地址

LJMPCommIntMAIN:...MOVA,#55H//待發(fā)送數(shù)據(jù)

MOVSBUF,A//發(fā)送數(shù)據(jù)

JNB