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1、串行口ppt课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第十章第十章 MCS51串行通信接口技术串行通信接口技术微机联网：微机联网：单片机与单片机；单片机与单片机；单片机与其他微机之间实现信息共享；单片机与其他微机之间实现信息共享；典型的计算机测量与控制系统构成：典型的计算机测量与控制系统构成：一个典型集散式（一个典型集散式（DCS）控制系统的构成）控制系统的构成 10.1 串行通信基础串行通信基础 l数据通信方式：并行通信与串行通信数据通信方式：并行通信
2、与串行通信l并行通信：并行通信：一次传输一次传输8（16、32Bit）l8根数据线，根数据线，1根控制线，根控制线，1根状态线，地线，根状态线，地线，共共11根；根；l特点：速度快，适合近距离传输特点：速度快，适合近距离传输计算机并口，打印机，计算机并口，打印机，8255l串行通信：串行通信：数据一位一位地发送数据一位一位地发送，一根发送线，一根接受线，地线，共一根发送线，一根接受线，地线，共3根根l特特点点：硬硬件件方方便便，适适合合距距离离远远，速速度度要要求求不不高的场合高的场合l分类：同步串行通信和异步串行通信分类：同步串行通信和异步串行通信一、异步通信：一、异步通信：串行通信就是将并
3、行的数据分开后，一位一串行通信就是将并行的数据分开后，一位一位地发送出去，接收方也是一位一位地接位地发送出去，接收方也是一位一位地接收数据，这就需要通信的双方有一个协议，收数据，这就需要通信的双方有一个协议，什么时候开始发送，什么时候发送完毕；什么时候开始发送，什么时候发送完毕；接收方收到的信息是否正确等，而这些信接收方收到的信息是否正确等，而这些信息只能以电平的高低来表示，构成这些位息只能以电平的高低来表示，构成这些位的数据称为一帧。的数据称为一帧。异步串行通信规定了传输数据的结构即帧格异步串行通信规定了传输数据的结构即帧格式：式：起始位起始位 数据位数据位奇偶校验位奇偶校验位 停止位停止位
4、l1.起起始始位位：在在数数据据发发送送线线上上规规定定无无数数据据时时电电平平为为1，当当要要发发送送数数据据时时，首首先先发发送送一一个个低低电电平平0，表表示示数数据据传传送送的的开开始始，这这就是起始位。就是起始位。l2数数据据位位：真真正正要要传传送送的的数数据据，可可以以是是8位位、10位位等等多多位位，数数据据位位是是由由低低位位开开始始，高位结束；高位结束；l3奇奇偶偶校校验验：数数据据发发送送完完后后，发发送送奇奇偶偶校校验验位位，以以检检验验数数据据传传送送的的正正确确性性，这这种校验方法是有限的，但是容易实现。种校验方法是有限的，但是容易实现。4.停止位：表示数据传送的结
5、束，可以是停止位：表示数据传送的结束，可以是一位或两位。一位或两位。帧格式：帧格式：二、同步通信二、同步通信 l同同步步通通信信先先发发送送一一个个字字符符，作作为为同同步步字字符符，之之后后便便连连续续发发送数据，数据之间不能有间隔，直到数据发送完毕。送数据，数据之间不能有间隔，直到数据发送完毕。l速度要比异步通信快速度要比异步通信快l通通用用异异步步接接受受/发发送送器器（UNIVERSALASYNCHRONOUSRECEIVER/TRANSMITTER）：）：lUART：82506850 三、单工、半双工、全双工通信方式三、单工、半双工、全双工通信方式 1单工方式单工方式:一端是发送端，
6、一端是发送端，另外一端是接收端：另外一端是接收端：半双工发式半双工发式 l每端口由一个发送器和接收器，通过开关连接在每端口由一个发送器和接收器，通过开关连接在线路上，数据可以双方交换，但不能同时发送和线路上，数据可以双方交换，但不能同时发送和接收接收.3.全双工方式全双工方式 通信双方用两个独立的收发器单独连接通信双方用两个独立的收发器单独连接,可以同时发可以同时发送和接收数据送和接收数据,因而提高了速度。因而提高了速度。4.波特率波特率 l单单位位时时间间内内传传送送的的信信息息量量。以以每每秒秒传传送送的位为单位：的位为单位：l电传机：电传机：10字符字符/秒，秒，1个字符个字符11位，位
7、，l波特率为：波特率为：1011=110（波特）（波特）l位宽：传送过程中平均每位占用时间位宽：传送过程中平均每位占用时间lTd=9.1ms(1/110)10.2串行通信总线标准及接口串行通信总线标准及接口 测测控控系系统统中中，计计算算机机通通信信主主要要采采用用异异步步串串行行通通信信方方式式，常常用用的的异异步步串串行行通通信信接接口口标准有三种：标准有三种：RS-232（RS-232ARS-232BRS-232C）RS-449（RS422RS423RS485）20mA电流环电流环一、通信方式的选取一、通信方式的选取 11.通信速率和通信距离通信速率和通信距离这这两两个个方方面面是是相相
8、互互制制约约的的，降降低低通通信信速速率率，可可以提高通信距离以提高通信距离RS-232C：速率：速率：20Kbit/S，最大通信距离最大通信距离：15mRS422：10Mbit/s，:300m90Kbit/s，：1200m12.抗干扰能力抗干扰能力采采用用标标准准的的通通信信接接口口，本本身身具具有有一一定定的的抗抗干干扰扰能能力力，但但是是工工业业现现场场的的情情况况往往往往很很恶恶劣，因而要根据具体情况进行选择。劣，因而要根据具体情况进行选择。RS232C：一般场合：一般场合RS422：共模信号比较强共模信号比较强光纤：光纤：电磁干扰较强电磁干扰较强二、二、RS232C简介简介 美美国国
9、电电子子工工业业协协会会（EIA）公公布布的的一一种种异异步步通通信信标准：标准：RS232C标准：标准：设备之间通信的距离不大于设备之间通信的距离不大于15米米最大传输速率最大传输速率20KB/S采用负逻辑：采用负逻辑：“1”5V15V“0”+5V+15V不带负载时输出电平：不带负载时输出电平：25V+25V输出短路电流：输出短路电流：0.5A最大负载电容最大负载电容:2500pFTTL电平可以由专用集成电路转换成电平可以由专用集成电路转换成RS232C标准标准;如如:MC1488或或75188TTLRS232CMC1489或或75189RS232CTTL由由于于MC1488需需要要采采用用
10、12V电电源源，一一般般在在单单片片机机通通信信中中大大量量使使用用的的是是只只需需要要+5V电电源源、具具有有发发送送和和接接收收的的一一体体化化芯芯片片，如：如：MAX232、ICL232、ADM202等。等。MAX232芯片芯片内内部部有有两两路路接接收收器器和发送器和发送器具有电源变换电路具有电源变换电路 MCS51双机通信（利用双机通信（利用MAX232）三、调制与解调三、调制与解调 RS232C通通 信信 距距 离离 很很 短短，RS422通信距离不过通信距离不过1200米；米；更长距离需采用调制与解调。更长距离需采用调制与解调。10.3 MCS-51的串行口的结构的串行口的结构
11、8051有一个可编程的全双工串行通信接口，有一个可编程的全双工串行通信接口，它可作它可作UART用，也可作同步移位寄存器，用，也可作同步移位寄存器，其帧格式可有其帧格式可有8位、位、10位或位或ll位，位，并能设置各种波特率，给使用者带来很大并能设置各种波特率，给使用者带来很大的灵活性。的灵活性。一、结一、结 构构 805l通过引脚通过引脚RXD(P30，串行数据接收，串行数据接收端端)和引脚和引脚TXD(P3.l，串行数据发送端，串行数据发送端)与外界进行通信。与外界进行通信。图中有两个物理上独立的接收、发送缓冲图中有两个物理上独立的接收、发送缓冲器器SBUF，它们占用同一地址，它们占用同一
12、地址99H，可同，可同时发送、接收数据。时发送、接收数据。发送缓冲器只能写入，不能读出，发送缓冲器只能写入，不能读出，接收缓冲器只能读出、不能写入。接收缓冲器只能读出、不能写入。l 串行发送与接收的速率与移位时钟同步。串行发送与接收的速率与移位时钟同步。80518051用定时器用定时器T1T1作为串行通信的波特率发生器，作为串行通信的波特率发生器，T1T1溢出率经溢出率经2 2分频分频(或不分频或不分频)又经又经1616分频作为串分频作为串行发送或接收的移位脉冲。移位脉冲的速率即行发送或接收的移位脉冲。移位脉冲的速率即是波特率。是波特率。l接收器是双缓冲结构，在前接收器是双缓冲结构，在前个字节
13、被从接收个字节被从接收缓冲器缓冲器SBUFSBUF读出之前，第二个字节即开始被读出之前，第二个字节即开始被接收接收(串行输入至移位寄存器串行输入至移位寄存器)，但是，在第二，但是，在第二个字节接收完毕而前个字节接收完毕而前个字节个字节CPUCPU未读取时会未读取时会丢失前一个字节。丢失前一个字节。l串行口的发送和接收都是以特殊功能寄存器串行口的发送和接收都是以特殊功能寄存器SBUF的名义进行读或写的，当向的名义进行读或写的，当向SBUF发发“写写”命令时命令时(执行执行MOVSBUF，A指令指令)，即是向，即是向发送缓冲器发送缓冲器SBUF装载并开始由装载并开始由TXD引脚向外引脚向外发送一帧
14、数据，发送完便使发送中断标志位发送一帧数据，发送完便使发送中断标志位TI1。l在满足串行口接收中断标志位在满足串行口接收中断标志位RIRISCONSCON0 00 0的条件下，置允许接收的条件下，置允许接收位位REN(SCONREN(SCON4)4)1 1就会启动接收一帧就会启动接收一帧数据进入输入移位寄存器，并装载到接数据进入输入移位寄存器，并装载到接收收SBUFSBUF中，同时使中，同时使RIRIl l。l当发读当发读SBUFSBUF命令时命令时(执行执行MOV AMOV A，SBUFSBUF指令指令)，即是由接收缓冲器，即是由接收缓冲器(SBUF)(SBUF)取出信息通过取出信息通过80518051内部总线送内部总线送CPUCPU。l对于发送缓冲器，因为发送时对于发送缓冲器，因为发送时CPU是主是主动的动的,不会发生重迭错误，所以不需要用不会发生重迭错误，所以不需要用双缓冲结构来保持最大传送速率。双缓冲结构来保持最大传送速率。二、串行口控制字及控制寄存器二、串行口控制字及控制寄存器 l8051串行口是一个可编程接口，对它的串行口是一个可编程接口，对它的编程只用两个控制字分别写入特殊功能编程只用两个控制字分别写入特殊功能寄存器：寄存器：l串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCON(98H)l电源控制寄存器电源控制寄存器PCON(97H)请看下一节