單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)：第五章 單片機(jī)（七、串行通信）（1課時(shí)）

單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)第五章單片機(jī)：串行通信中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院基本概念RS-232接口MCS-51的串行接口單片機(jī)與單片機(jī)之間的通信編程練習(xí)第

章

串行口通信技術(shù)本章內(nèi)容SingleChipMicrocomputer什么是串行通信？串行通信和并行通信計(jì)算機(jī)1

GND計(jì)算機(jī)2

GND并行通信計(jì)算機(jī)1

GND計(jì)算機(jī)2

GND發(fā)送接收串行通信并行通信：數(shù)據(jù)的各位同時(shí)傳送；串行通信：數(shù)據(jù)一位一位順序傳送。發(fā)送時(shí)的并串轉(zhuǎn)換：接收時(shí)的串并轉(zhuǎn)換：串行通信的分類：異步(AsynchronousCommunication)同步(SynchronousCommunication)

串行通信制式：單工(a)、半雙工(b)和全雙工(c)(simplexhalfduplexfullduplex)發(fā)送器A站接收器B站單工通信(a)發(fā)收A站發(fā)收B站發(fā)收A站發(fā)收B站(b)(c)同步通信異步通信的概念

同步和異步都屬于串行數(shù)據(jù)傳送方式，但二者的傳送格式有所不同。同步方式的一幀內(nèi)含有很多數(shù)據(jù)位，而異步方式一幀內(nèi)只含有幾個(gè)數(shù)據(jù)位。如果要傳送一大堆數(shù)據(jù)，同步方式只給這串?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行一次外包裝（即添加“頭幀”、“尾幀”、“校驗(yàn)”幀），而異步方式在傳送這串?dāng)?shù)據(jù)時(shí)則要對數(shù)據(jù)的每一個(gè)字節(jié)分別加以包裝（即添加“頭”位、“尾”位和校驗(yàn)）。

顯然在相同的數(shù)據(jù)傳輸波特率下，同步方式比異步方式的傳送速度快，但同步方式要求收發(fā)雙方在整個(gè)事件傳送過程中始終保持嚴(yán)格同步，這將增加硬件上的難度，而異步通信只要求每幀（字節(jié)）的傳送中短時(shí)間保持同步即可，實(shí)現(xiàn)起來要容易得多。同步、異步數(shù)據(jù)通信格式數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)……數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)……同步字符同步字符1同步字符2圖6.1同步傳送的數(shù)據(jù)格式1100/10/10/10/10/10/10/10/10/1111起始位停止位奇偶校驗(yàn)8位數(shù)據(jù)空閑位空閑位第n個(gè)字符100/10/1起始位第n+1個(gè)字符0/10/1圖6.2異步通信數(shù)據(jù)幀格式MCS-51的串行接口概述有一個(gè)可編程全雙工串行通信接口（UART)(UniversalAsychronousReceiver/Transmitter

)管腳：TXD（P3.1）、RXD（P3.0）可同時(shí)發(fā)送、接收數(shù)據(jù)(Transmit/Receive)有四種工作方式，幀格式有8、10、11位。波特率(Baudrate)可設(shè)置

波特率：每秒鐘傳送二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，也叫比特?cái)?shù)，單位為b/s，即位/秒。MCS-51串行接口的結(jié)構(gòu)SBUFSBUF發(fā)送控制接收控制發(fā)送端口接收端口≥1波特率控制TXDRXDDBDBTIRI串行中斷寫SBUF讀SBUF1.數(shù)據(jù)緩沖寄存器SBUF兩個(gè)SBUF，一個(gè)用于發(fā)送（只寫）；一個(gè)用于接收（只讀）。映象地址均為99H。2.數(shù)據(jù)發(fā)送與接收控制發(fā)送控制器在波特率作用下，將發(fā)送SBUF中的數(shù)據(jù)由并到串，一位位地傳輸?shù)桨l(fā)送端口；接收控制器在波特率作用下，將接收接收端口的數(shù)據(jù)由串到并，存入接收SBUF中。MCS-51串行接口的結(jié)構(gòu)MCS-51串行接口寄存器SBUF——串行口數(shù)據(jù)緩沖器共兩個(gè)：一個(gè)發(fā)送寄存器SBUF，一個(gè)接收SBUF，二者共用一個(gè)地址99H。SCON——串行口控制寄存器PCON——電源及波特率選擇寄存器控制寄存器SCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI工作方式選擇多機(jī)通信控制位允許串行接收位接收數(shù)據(jù)的第9位發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位接收中斷標(biāo)志發(fā)送中斷標(biāo)志9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98HSCON98HSM0SM1工作方式功能波特率00方式08位同步移位寄存器fosc/1201方式110位UART可變10方式211位UARTfosc/64或fosc/3211方式311位UART可變串行方式的定義例：設(shè)串行口工作在方式1，允許接收，則指令為：

MOVSCON,#01010000B串行通信只用該位，為1時(shí)，波特率×2；為0時(shí)不變。電源及波特率選擇寄存器PCONSMOD×××GF1GF0PDIDL87H串行口四種工作方式應(yīng)用比較方式的選擇由SM1、SM0實(shí)現(xiàn)。工作方式功能說明波特率方式08位同步移位寄存器常用于擴(kuò)展I/O口fosc/12方式110位UART8位數(shù)據(jù)、起始位、結(jié)束位可變（取決于定時(shí)器1溢出率）方式211位UART8位數(shù)據(jù)、起始位0、結(jié)束位1和奇偶校驗(yàn)位fosc/64或fosc/32方式311位UART數(shù)據(jù)、起始、校驗(yàn)、結(jié)束位可變（取決于定時(shí)器1溢出率）波特率的設(shè)定可參見表7-2，實(shí)際無需計(jì)算。方式0在方式0下，串行口作同步移位寄存器用，其波特率固定為fosc/12。串行數(shù)據(jù)從RXD(P3.0)端輸入或輸出，同步移位脈沖由TXD(P3.1)送出。這種方式常用于擴(kuò)展I/O口。方式0用于擴(kuò)展I/O口輸出方式0用于擴(kuò)展I/O輸出口原理

串行數(shù)據(jù)從RXD引腳輸出，TXD引腳輸出移位脈沖。CPU將數(shù)據(jù)寫入發(fā)送寄存器SBUF時(shí)，立即啟動(dòng)發(fā)送，將8位數(shù)據(jù)以Fosc/12的固定波特率從RXD輸出，低位在前，高位在后。發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后，發(fā)送標(biāo)志TI由硬件置位。例：單片機(jī)串行口方式設(shè)為移位寄存器方式，外接6片74LS164作為6位LED顯示器的靜態(tài)顯示接口。方式0用于擴(kuò)展I/O口輸入方式0用于擴(kuò)展I/O輸入口原理方式0用于擴(kuò)展I/O輸入口原理輸入：RXD為串行輸入端，TXD仍為同步脈沖移位輸出端。當(dāng)（RI）=0且（REN）=1時(shí)開始接受。當(dāng)接受到第8位數(shù)據(jù)時(shí)，將數(shù)據(jù)亦如接收寄存器，并由硬件置位RI。例：利用串行口擴(kuò)展了1片74LS165，從而實(shí)現(xiàn)了8個(gè)按鍵的輸入，在單片機(jī)的P1口連接了8個(gè)LED發(fā)光二極管，程序中實(shí)現(xiàn)了用按鍵控制發(fā)光二極管的亮與滅。流程為8路開關(guān)-74165-3PIN數(shù)據(jù)線-8路指示燈。由此可以看出通過165傳輸，只用了3條數(shù)據(jù)線，就實(shí)現(xiàn)了8個(gè)開關(guān)控制8個(gè)燈的目的。從而節(jié)約了控制的連線。方式110位的幀格式串行口為波特率可調(diào)的10位通用異步接口UART。每發(fā)送或接收的一幀信息中，包括1位起始位0，8位數(shù)據(jù)位和1位停止位1。方式2串行口為11位UART，傳送波特率與SMOD有關(guān)。發(fā)送或接收的一幀數(shù)據(jù)中包括1位起始位0，8位數(shù)據(jù)位，1位可編程位(用于奇偶校驗(yàn))和1位停止位1。11位的幀格式方式3方式3為波特率可變的11位UART通信方式，除了波特率以外，方式3和方式2完全相同。MCS-51串行口的波特率1.方式0和方式2的波特率是固定的在方式2中，波特率取決于PCON中的SMOD值：當(dāng)SMOD=0時(shí)，波特率為fosc/64；當(dāng)SMOD=1時(shí)，波特率為fosc/32.即波特率=。oscSMODf642在方式0中，波特率為時(shí)鐘頻率的1/12，即fosc/12，固定不變2.方式1和方式3的波特率可變，由定時(shí)器1的溢出率決定波特率/(b/s)fosc/MHzSMOD定時(shí)器1C/模式初始值方式0：1M方式2：375k方式1.3：62.5k19.2k9.6k4.8k2.4k1.2k137.511011012121211.05911.05911.05911.05911.05911.986612×1110000000××000000000××222222221××FFHFDHFDHFAHF4HE8H1DH72HFEEBHT波特率=單片機(jī)之間的通信雙機(jī)異步通信接口電路雙機(jī)通信操作步驟1、根據(jù)要求確定串口工作方式2、設(shè)定定時(shí)器的工作模式并計(jì)算初值3、啟動(dòng)定時(shí)器4、開啟中斷5、發(fā)送或接收開始方式0：波特率是固定的，為fosc/12方式2：SMOD=1時(shí)為fosc/32，SMOD=0時(shí)為fosc/64方式1和方式3：波特率=2SMODT1溢出率/32T1溢出率=fosc/[3212(28－N)]，N為定時(shí)器T1的計(jì)數(shù)初值例：要求串行口以方式1工作，通信波特率為2400b/s，設(shè)振蕩頻率fosc為6MHz，請初始化T1和串口。解：若選SMOD=1，則T1時(shí)間常數(shù)

N=256－216106/(3