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1、关于串口通信原理详解第一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月7.1 计计算机串行通信基算机串行通信基础础 随着多微机系统的广泛应用和计算机网络技术随着多微机系统的广泛应用和计算机网络技术的普及，计算机的通信功能愈来愈显得重要。的普及，计算机的通信功能愈来愈显得重要。计算机通信计算机通信是指计算机与外部设备或计算机与是指计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信息交换计算机之间的信息交换。通信有通信有并行通信并行通信和和串行通信串行通信两种方式。在多微两种方式。在多微机系统以及现代测控系统中信息的交换多采用机系统以及现代测控系统中信息的交换多采用串行通信方式。串行通信方式。第二张，PPT共四
2、十七页，创作于2022年6月计算机通信计算机通信是将计算机技术和通信技术的相结合，完成是将计算机技术和通信技术的相结合，完成计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信息交换计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信息交换 。可。可以以分为两大类：并行通信与串行通信。分为两大类：并行通信与串行通信。并行通信并行通信通常是将数据字节的各位用多条数据线同时进通常是将数据字节的各位用多条数据线同时进行传送行传送。并行通信并行通信控制简单、传输速度快；由于传输线较多，长距离传送时控制简单、传输速度快；由于传输线较多，长距离传送时成本高且接收方的各位同时接收存在困难。成本高且接收方的各位同时接收存在困难。第三
3、张，PPT共四十七页，创作于2022年6月串行通信串行通信是将数据字节分成一位一位的形式在一条传输线上逐个地传送。串行通信的特点串行通信的特点：传输线少，长距离传送时成本：传输线少，长距离传送时成本低，且可以利用电话网等现成的设备，但数据的低，且可以利用电话网等现成的设备，但数据的传送控制比并行通信复杂。传送控制比并行通信复杂。第四张，PPT共四十七页，创作于2022年6月7.1.1 7.1.1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念 一、异步通信与同步通信一、异步通信与同步通信1、异步通信、异步通信 异步通信异步通信是指通信的是指通信的发发送与接收送与接收设备设备使用各自的使用各自的时钟时钟控
4、制数据的控制数据的发发送和接收送和接收过过程。程。为为使双方的收使双方的收发协调发协调，要求，要求发发送和接收送和接收设设备备的的时钟时钟尽可能一致。尽可能一致。第五张，PPT共四十七页，创作于2022年6月 异步通信是异步通信是以字符（构成的帧）为单位以字符（构成的帧）为单位进行传输进行传输，字符与字符之间的间隙（时间，字符与字符之间的间隙（时间间隔）是任意的，但每个字符中的各位是以间隔）是任意的，但每个字符中的各位是以固定的时间传送的，即字符之间不一定有固定的时间传送的，即字符之间不一定有“位间隔位间隔”的整数倍的关系，但的整数倍的关系，但同一字符内的同一字符内的各位之间的距离均为各位之间
5、的距离均为“位间隔位间隔”的整数倍。的整数倍。第六张，PPT共四十七页，创作于2022年6月异步通信的数据格式异步通信的数据格式：异步通信的特点异步通信的特点：不要求收发双方时钟的严格一：不要求收发双方时钟的严格一致，实现容易，设备开销较小，但每个字符要附致，实现容易，设备开销较小，但每个字符要附加加23位用于起止位，各帧之间还有间隔，因此位用于起止位，各帧之间还有间隔，因此传输效率不高。传输效率不高。第七张，PPT共四十七页，创作于2022年6月2、同步通信、同步通信同步通信时要建立发送方时钟对接收方时钟的直接控制，使双方达同步通信时要建立发送方时钟对接收方时钟的直接控制，使双方达到完全同步
6、。此时，传输数据的位之间的距离均为到完全同步。此时，传输数据的位之间的距离均为“位间隔位间隔”的整的整数倍，同时传送的字符间不留间隙，即数倍，同时传送的字符间不留间隙，即保持位同步保持位同步关系，关系，也保持字符也保持字符同步同步关系。发送方对接收方的同步可以通过两种方法实现。关系。发送方对接收方的同步可以通过两种方法实现。外同步外同步 自同步自同步第八张，PPT共四十七页，创作于2022年6月面向字符的同步格式面向字符的同步格式：此时，传送的数据和控制信息都必须由规定的字符集（如此时，传送的数据和控制信息都必须由规定的字符集（如ASCII码）中的字符所组成。图中码）中的字符所组成。图中帧头为
7、帧头为1个或个或2个同步字符个同步字符SYN（ASCII码为码为16H）。）。SOH为序始为序始字符（字符（ASCII码为码为01H），），表示标题的开始，表示标题的开始，标题标题中包含源地址、目标地址和路由指示等信中包含源地址、目标地址和路由指示等信息。息。STX为文始为文始字符（字符（ASCII码为码为02H），表示传送的数据块开始。），表示传送的数据块开始。数据块数据块是传送的正文内容，由多个字符组成。数据块后面是是传送的正文内容，由多个字符组成。数据块后面是组终字组终字符符ETB（ASCII码为码为17H）或）或文终字符文终字符ETX（ASCII码为码为03H）。）。然后是然后是校验码
8、校验码。典型的面向字符的同步规程如典型的面向字符的同步规程如IBM的二进制同步的二进制同步规程规程BSC。第九张，PPT共四十七页，创作于2022年6月面向位的同步格式面向位的同步格式：此时，将数据块看作数据流，并用序列此时，将数据块看作数据流，并用序列01111110作为开始和作为开始和结束标志。为了避免在数据流中出现序列结束标志。为了避免在数据流中出现序列01111110时引起的混乱，时引起的混乱，发送方总是在其发送的数据流中每出现发送方总是在其发送的数据流中每出现5个连续的个连续的1就插入一个附加的就插入一个附加的0；接收方则每检测到；接收方则每检测到5个连续的个连续的1并且其后有一个并
9、且其后有一个0时，就删除该时，就删除该0。典型的面向位的同步协议如典型的面向位的同步协议如ISO的高级数据链路控制规程的高级数据链路控制规程HDLC和和IBM的同步数据链路控制规程的同步数据链路控制规程SDLC。同步通信的特点同步通信的特点是以特定的位组合是以特定的位组合“01111110”作为帧的开始和结作为帧的开始和结束标志，所传输的一帧数据可以是任意位。所以传输的效率较高，束标志，所传输的一帧数据可以是任意位。所以传输的效率较高，但实现的硬件设备比异步通信复杂。但实现的硬件设备比异步通信复杂。第十张，PPT共四十七页，创作于2022年6月二、串行通信的传输方向二、串行通信的传输方向1、单
10、工、单工单工单工是指数据传输仅能沿是指数据传输仅能沿一个方向一个方向，不能实现反向传输。，不能实现反向传输。2、半双工、半双工半双工半双工是指数据传输可以沿是指数据传输可以沿两个方向两个方向，但需要分时进行。，但需要分时进行。3、全双工、全双工全双工全双工是指数据可以是指数据可以同时进行双向同时进行双向传输。传输。单工 半双工半双工 全双工全双工第十一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月三、信号的调制与解调三、信号的调制与解调 利用调制器（利用调制器（Modulator）把数字信号转换成模拟信把数字信号转换成模拟信号号，然后送到通信线路上去，再由解调器，然后送到通信线路上去，再由解调器（
11、Demodulator）把从通信线路上收到的）把从通信线路上收到的模拟信号转换模拟信号转换成数字信号成数字信号。由于通信是双向的，调制器和解调器合并。由于通信是双向的，调制器和解调器合并在一个装置中，这就是调制解调器在一个装置中，这就是调制解调器MODEM。第十二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月四、串行通信的错误校验四、串行通信的错误校验 1、奇偶校验奇偶校验在发送数据时，数据位尾随的在发送数据时，数据位尾随的1位为奇偶校验位（位为奇偶校验位（1或或0）。奇校验）。奇校验时，数据中时，数据中“1”的个数与校验位的个数与校验位“1”的个数之和应为奇数；偶校验时，的个数之和应为奇数；偶校
12、验时，数据中数据中“1”的个数与校验位的个数与校验位“1”的个数之和应为偶数。接收字符时，的个数之和应为偶数。接收字符时，对对“1”的个数进行校验，若发现不一致，则说明传输数据过程中的个数进行校验，若发现不一致，则说明传输数据过程中出现了差错。出现了差错。3、循环冗余校验循环冗余校验这种校验是通过某种数学运算实现有效信息与校验位之间的循环校验，常这种校验是通过某种数学运算实现有效信息与校验位之间的循环校验，常用于对磁盘信息的传输、存储区的完整性校验等。这种校验方法纠错能力用于对磁盘信息的传输、存储区的完整性校验等。这种校验方法纠错能力强，广泛应用于同步通信中。强，广泛应用于同步通信中。2、代码
13、和校验代码和校验代码和校验是发送方将所发数据块求和（或各字节异或），产生一个字节代码和校验是发送方将所发数据块求和（或各字节异或），产生一个字节的校验字符（校验和）附加到数据块末尾。接收方接收数据同时对数据块的校验字符（校验和）附加到数据块末尾。接收方接收数据同时对数据块（除校验字节外）求和（或各字节异或），将所得的结果与发送方的（除校验字节外）求和（或各字节异或），将所得的结果与发送方的“校校验和验和”进行比较，相符则无差错，否则即认为传送过程中出现了差错。进行比较，相符则无差错，否则即认为传送过程中出现了差错。第十三张，PPT共四十七页，创作于2022年6月五、传输速率与传输距离五、传输速
14、率与传输距离 1、传输速率、传输速率比特率比特率是是每秒钟传输二进制代码的位数每秒钟传输二进制代码的位数，单位，单位是：位秒（是：位秒（bps）。如每秒钟传送）。如每秒钟传送240个字符，个字符，而每个字符格式包含而每个字符格式包含10位位(1个起始位、个起始位、1个停个停止位、止位、8个数据位个数据位)，这时的比特率为：，这时的比特率为：10位位240个个/秒秒=2400 bps第十四张，PPT共四十七页，创作于2022年6月2、传输距离与传输速率的关系、传输距离与传输速率的关系 串行接口或终端直接传送串行信息位流的最串行接口或终端直接传送串行信息位流的最大距离与传输速率及传输线的电气特性有
15、关。大距离与传输速率及传输线的电气特性有关。当传输线使用每当传输线使用每0.3m（约（约1英尺）有英尺）有50PF电容电容的非平衡屏蔽双绞线时，传输距离随传输速率的非平衡屏蔽双绞线时，传输距离随传输速率的增加而减小。当比特率超过的增加而减小。当比特率超过1000 bps 时，时，最大传输距离迅速下降，如最大传输距离迅速下降，如9600 bps 时最大时最大距离下降到只有距离下降到只有76m（约（约250英尺）。英尺）。第十五张，PPT共四十七页，创作于2022年6月6.1.2 6.1.2 串行通信接口串行通信接口标标准准 一、一、RS-232CRS-232C接口接口 RS-232C是是EIA（
16、美国（美国电电子工子工业协业协会）会）1969年修年修订订RS-232C标标准。准。RS-232C定定义义了数据了数据终终端端设备设备（DTE）与数据通信）与数据通信设备设备（DCE）之）之间间的物理接口的物理接口标标准。准。1、机械特性、机械特性RS-232C接口接口规规定使用定使用25针连针连接器，接器，连连接器的尺寸及每个插接器的尺寸及每个插针针的的排列位置都有明确的定排列位置都有明确的定义义。（阳。（阳头头）第十六张，PPT共四十七页，创作于2022年6月2、功能特性、功能特性第十七张，PPT共四十七页，创作于2022年6月4、过程特性、过程特性 过程特性规定了信号之间的时序关系，以便
17、正确地过程特性规定了信号之间的时序关系，以便正确地接收和发送数据接收和发送数据。远程通信连接远程通信连接 第十八张，PPT共四十七页，创作于2022年6月近程通信连接近程通信连接 第十九张，PPT共四十七页，创作于2022年6月5、RS-232C电平与电平与TTL电平转换驱动电路电平转换驱动电路第二十张，PPT共四十七页，创作于2022年6月6、采用、采用RS-232C接口存在的问题接口存在的问题1、传输距离短，传输速率低传输距离短，传输速率低 RS-232C总线标准受电容允许值的约束，使用时传输距离一般总线标准受电容允许值的约束，使用时传输距离一般不要超过不要超过15米（线路条件好时也不超过
18、几十米）。最高传送速率为米（线路条件好时也不超过几十米）。最高传送速率为20Kbps。2、有电平偏移有电平偏移 RS-232C总线标准要求收发双方共地。通信距离较大时，收发双方的总线标准要求收发双方共地。通信距离较大时，收发双方的地电位差别较大，在信号地上将有比较大的地电流并产生压降。地电位差别较大，在信号地上将有比较大的地电流并产生压降。3、抗干扰能力差抗干扰能力差 RS-232C在电平转换时采用单端输入输出，在传输过程中当干扰和在电平转换时采用单端输入输出，在传输过程中当干扰和噪声混在正常的信号中。为了提高信噪比，噪声混在正常的信号中。为了提高信噪比，RS-232C总线标准不得不总线标准不
19、得不采用比较大的电压摆幅。采用比较大的电压摆幅。第二十一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月二、二、RS-422A接口接口 RS-422A输出驱动器为双端平衡驱动器输出驱动器为双端平衡驱动器。如果其中一条线为逻辑。如果其中一条线为逻辑“1”状态，另一条线就为逻辑状态，另一条线就为逻辑“0”，比采用单端不平衡驱动对电，比采用单端不平衡驱动对电压的放大倍数大一倍。压的放大倍数大一倍。差分电路差分电路能从地线干扰中拾取有效信号，差能从地线干扰中拾取有效信号，差分接收器可以分辨分接收器可以分辨200mV以上电位差。若传输过程中混入了干扰和噪以上电位差。若传输过程中混入了干扰和噪声，由于差分放大器
20、的作用，可使干扰和噪声相互抵消。因此可以避声，由于差分放大器的作用，可使干扰和噪声相互抵消。因此可以避免或大大减弱地线干扰和电磁干扰的影响。免或大大减弱地线干扰和电磁干扰的影响。RS-422A传输速率传输速率（90Kbps）时，传输距离可达）时，传输距离可达1200米。米。第二十二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月三、三、RS-485接口接口 RS-485是是RS-422A的变型：的变型：RS-422A用于全双工，而用于全双工，而RS-485则用于半双工。则用于半双工。RS-485是一种是一种多发送器多发送器标准，在通信线路上最多可标准，在通信线路上最多可以使用以使用32 对差分驱动器
21、对差分驱动器/接收器。如果在一个网络中连接的设备超接收器。如果在一个网络中连接的设备超过过32个，还可以使用中继器。个，还可以使用中继器。RS-485的信号传输采用两线间的电压来表示逻辑的信号传输采用两线间的电压来表示逻辑1和逻辑和逻辑0。由于发。由于发送方需要送方需要两根传输线两根传输线，接收方也需要两根传输线。传输线采用差，接收方也需要两根传输线。传输线采用差动信道，所以它的干扰抑制性极好，又因为它的阻抗低，无接地动信道，所以它的干扰抑制性极好，又因为它的阻抗低，无接地问题，所以问题，所以传输距离可达传输距离可达1200米米，传输速率可达，传输速率可达1Mbps。第二十三张，PPT共四十七
22、页，创作于2022年6月 RS-485是一点对多点的通信接口，一般是一点对多点的通信接口，一般采用采用双绞线双绞线的结构。普通的的结构。普通的PC机一般不带机一般不带RS485接口，因此要使用接口，因此要使用RS-232C/RS-485转转换器。对于单片机可以通过芯片换器。对于单片机可以通过芯片MAX485来完来完成成TTL/RS-485的电平转换。在计算机和单片的电平转换。在计算机和单片机组成的机组成的RS-485通信系统中，下位机由单片通信系统中，下位机由单片机系统组成，上位机为普通的机系统组成，上位机为普通的PC机，负责监机，负责监视下位机的运行状态，并对其状态信息进行集视下位机的运行状
23、态，并对其状态信息进行集中处理，以图文方式显示下位机的工作状态以中处理，以图文方式显示下位机的工作状态以及工业现场被控设备的工作状况。系统中各节及工业现场被控设备的工作状况。系统中各节点（包括上位机）的识别是通过设置不同的站点（包括上位机）的识别是通过设置不同的站地址来实现的。地址来实现的。第二十四张，PPT共四十七页，创作于2022年6月7.2 80C51的串行口的串行口 有两个物理上独立的接收、发送缓冲器有两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF，它们占用同一地，它们占用同一地址址99H；接收器是双缓冲结构；接收器是双缓冲结构；发送缓冲器，因为发送时；发送缓冲器，因为发送时CPU是主是主动
24、的，不会产生重叠错误。动的，不会产生重叠错误。7.2.1 7.2.1 80C51串行口的结构串行口的结构 第二十五张，PPT共四十七页，创作于2022年6月 SCON 是一个特殊功能寄存器，用以设定串行口的工作方式、是一个特殊功能寄存器，用以设定串行口的工作方式、接收接收/发送控制以及设置状态标志：发送控制以及设置状态标志：7.2.2 7.2.2 80C51串行口的控制寄存器串行口的控制寄存器 SM0和和SM1为工作方式选择位，可选择四种工作方式：为工作方式选择位，可选择四种工作方式：第二十六张，PPT共四十七页，创作于2022年6月SM2，多机通信控制位，多机通信控制位，主要用于方式，主要用
25、于方式2和方式和方式3。当。当接收接收机的机的SM2=1时可以利用收到的时可以利用收到的RB8来控制是否激活来控制是否激活RI（RB80时不激活时不激活RI，收到的信息丢弃；，收到的信息丢弃；RB81时收到的数据时收到的数据进入进入SBUF，并激活，并激活RI，进而在中断服务中将数据从，进而在中断服务中将数据从SBUF读走）。读走）。当当SM2=0时，不论收到的时，不论收到的RB8为为0和和1，均，均可以使收到的数据进入可以使收到的数据进入SBUF，并激活，并激活RI（即此时（即此时RB8不具有不具有控制控制RI激活的功能）。通过控制激活的功能）。通过控制SM2，可以实现多机通信。，可以实现多
26、机通信。在方式在方式0时，时，SM2必须是必须是0。在方式。在方式1时，若时，若SM2=1，则只有，则只有接收到有效停止位时，接收到有效停止位时，RI才置才置1。REN，允许串行接收位，允许串行接收位。由软件置。由软件置REN=1，则启动串行口接，则启动串行口接收数据；若软件置收数据；若软件置REN=0，则禁止接收。，则禁止接收。第二十七张，PPT共四十七页，创作于2022年6月TB8，在方式，在方式2或方式或方式3中，是发送数据的第中，是发送数据的第九位九位，可以用软件规定其作用。可以用作数据，可以用软件规定其作用。可以用作数据的奇偶校验位，或在多机通信中，作为地址帧的奇偶校验位，或在多机通
27、信中，作为地址帧/数据帧的标志位。数据帧的标志位。在方式在方式0和方式和方式1中，该位未用。中，该位未用。RB8，在方式，在方式2或方式或方式3中，是接收到数据的中，是接收到数据的第九位第九位，作为奇偶校验位或地址帧，作为奇偶校验位或地址帧/数据帧的数据帧的标志位。在方式标志位。在方式1时，若时，若SM2=0，则，则RB8是接是接收到的停止位。收到的停止位。第二十八张，PPT共四十七页，创作于2022年6月TI，发送中断标志位，发送中断标志位。在方式。在方式0时，当串行发送第时，当串行发送第8位数据结束时，或在其它方式，串行发送停止位数据结束时，或在其它方式，串行发送停止位的开始时，由内部硬件
28、使位的开始时，由内部硬件使TI置置1，向，向CPU发中发中断申请。在中断服务程序中，必须用软件将其清断申请。在中断服务程序中，必须用软件将其清0，取消此中断申请。，取消此中断申请。RI，接收中断标志位，接收中断标志位。在方式。在方式0时，当串行接收时，当串行接收第第8位数据结束时，或在其它方式，串行接收停位数据结束时，或在其它方式，串行接收停止位的中间时，由内部硬件使止位的中间时，由内部硬件使RI置置1，向，向CPU发发中断申请。也必须在中断服务程序中，用软件中断申请。也必须在中断服务程序中，用软件将其清将其清0，取消此中断申请。，取消此中断申请。第二十九张，PPT共四十七页，创作于2022年
29、6月PCON中只有一位中只有一位SMOD与串行口工作有关与串行口工作有关：SMOD（PCON.7）波特率倍增位。在串行口方式波特率倍增位。在串行口方式1、方式、方式2、方式、方式3时，波特率与时，波特率与SMOD有关，当有关，当SMOD=1时，波特率提高一时，波特率提高一倍。复位时，倍。复位时，SMOD=0。第三十张，PPT共四十七页，创作于2022年6月 6.2.3 6.2.3 80C51串行口的工作方式串行口的工作方式 一、方式一、方式0 方式方式0时，串行口为同步移位寄存器的输入输出方式。主要时，串行口为同步移位寄存器的输入输出方式。主要用于扩展并行输入或输出口。数据由用于扩展并行输入或
30、输出口。数据由RXD（P3.0）引脚输入或输）引脚输入或输出，同步移位脉冲由出，同步移位脉冲由TXD（P3.1）引脚输出。发送和接收均为）引脚输出。发送和接收均为8位位数据，低位在先，高位在后。波特率固定为数据，低位在先，高位在后。波特率固定为fosc/12。1、方式、方式0输出输出第三十一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月 2、方式、方式0输入输入 方式方式0接收和发送电路接收和发送电路第三十二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月 二、方式二、方式1 方式方式1是是10位数据的异步通信口。位数据的异步通信口。TXD为数据发送引脚，为数据发送引脚，RXD为为数据接收引脚，传送一帧
31、数据的格式如图所示。其中数据接收引脚，传送一帧数据的格式如图所示。其中1位起始位，位起始位，8位数位数据位，据位，1位停止位。位停止位。1、方式、方式1输出输出第三十三张，PPT共四十七页，创作于2022年6月 2、方式、方式1输入输入 用软件置用软件置REN为为1时，接收器以所选择波特率的时，接收器以所选择波特率的16倍速率采样倍速率采样RXD引引脚电平，检测到脚电平，检测到RXD引脚输入电平发生负跳变时，则说明起始位有效，引脚输入电平发生负跳变时，则说明起始位有效，将其移入输入移位寄存器，并开始接收这一帧信息的其余位。接将其移入输入移位寄存器，并开始接收这一帧信息的其余位。接收过程中，数据
32、从输入移位寄存器右边移入，起始位移至输入移收过程中，数据从输入移位寄存器右边移入，起始位移至输入移位寄存器最左边时，控制电路进行最后一次移位。当位寄存器最左边时，控制电路进行最后一次移位。当RI=0，且，且SM2=0（或接收到的停止位为（或接收到的停止位为1）时，将接收到的）时，将接收到的9位数据的前位数据的前8位数据装位数据装入接收入接收SBUF，第，第9位（停止位）进入位（停止位）进入RB8，并置，并置RI=1，向，向CPU请求中断。请求中断。第三十四张，PPT共四十七页，创作于2022年6月 三、方式三、方式2和方式和方式3 方式方式2或方式或方式3时为时为11位数据的异步通信口。位数据
33、的异步通信口。TXD为数据发送引脚，为数据发送引脚，RXD为数据接收引脚为数据接收引脚。方式方式2和方式和方式3时起始位时起始位1位，数据位，数据9位（含位（含1位附加的第位附加的第9位，发送位，发送时为时为SCON中的中的TB8，接收时为，接收时为RB8），停止位），停止位1位，一帧数据为位，一帧数据为11位。方式位。方式2的波特率固定为晶振频率的的波特率固定为晶振频率的1/64或或1/32，方式，方式3的波特率由的波特率由定时器定时器T1的溢出率决定。的溢出率决定。第三十五张，PPT共四十七页，创作于2022年6月 1、方式、方式2和方式和方式3输出输出 发送开始时，先把起始位发送开始时，
34、先把起始位0输出到输出到TXD引脚，然后发送移位寄存引脚，然后发送移位寄存器的输出位（器的输出位（D0）到）到TXD引脚。每一个移位脉冲都使输出移位寄存引脚。每一个移位脉冲都使输出移位寄存器的各位右移一位，并由器的各位右移一位，并由TXD引脚输出。引脚输出。第一次移位时，停止位第一次移位时，停止位“1”移入输出移位寄存器的第移入输出移位寄存器的第9位上位上，以后每次移位，左边都移入以后每次移位，左边都移入0。当停止位移至输出位时，左边其。当停止位移至输出位时，左边其余位全为余位全为0，检测电路检测到这一条件时，使控制电路进行最后一次移，检测电路检测到这一条件时，使控制电路进行最后一次移位，并置
35、位，并置TI=1，向，向CPU请求中断。请求中断。第三十六张，PPT共四十七页，创作于2022年6月 2、方式、方式2和方式和方式3输入输入 接收时，数据从右边移入输入移位寄存器，在起始位接收时，数据从右边移入输入移位寄存器，在起始位0移移到最左边时，控制电路进行最后一次移位。当到最左边时，控制电路进行最后一次移位。当RI=0，且，且SM2=0（或接收到的第（或接收到的第9位数据为位数据为1）时，接收到的数据装入）时，接收到的数据装入接收缓冲器接收缓冲器SBUF和和RB8（接收数据的第（接收数据的第9位），置位），置RI=1，向向CPU请求中断。如果条件不满足，则数据丢失，且不置位请求中断。如
36、果条件不满足，则数据丢失，且不置位RI，继续搜索，继续搜索RXD引脚的负跳变。引脚的负跳变。第三十七张，PPT共四十七页，创作于2022年6月四、波特率的计算四、波特率的计算 在串行通信中，收发双方对发送或接收数据的速率要有约在串行通信中，收发双方对发送或接收数据的速率要有约定。通过软件可对单片机串行口编程为四种工作方式，其中定。通过软件可对单片机串行口编程为四种工作方式，其中方式方式0和方式和方式2的波特率是固定的，而方式的波特率是固定的，而方式1和方式和方式3的波的波特率是可变的，由定时器特率是可变的，由定时器T1的溢出率来决定。的溢出率来决定。串行口的四种工作方式对应串行口的四种工作方式
37、对应三种波特率三种波特率。由于输入的移。由于输入的移位时钟的来源不同，所以，各种方式的波特率计算公式也位时钟的来源不同，所以，各种方式的波特率计算公式也不相同。不相同。方式方式0的波特率的波特率=fosc/12方式方式2的波特率的波特率=（2SMOD/64）fosc 方式方式1的波特率的波特率=（2SMOD/32）（T1溢出率）溢出率）方式方式3的波特率的波特率=（2SMOD/32）（T1溢出率）溢出率）第三十八张，PPT共四十七页，创作于2022年6月 当当T1作为波特率发生器时，最典型的用法是使作为波特率发生器时，最典型的用法是使T1工作在自动再装入的工作在自动再装入的8位定时位定时器方式
38、（即方式器方式（即方式2，且，且TCON的的TR1=1，以启动定时器）。这时溢出率取决于，以启动定时器）。这时溢出率取决于TH1中的计数值。中的计数值。T1 溢出率溢出率=fosc/12256（TH1）在单片机的应用中，常用的晶振频率为：在单片机的应用中，常用的晶振频率为：12MHz和和11.0592MHz。所以，选。所以，选用的波特率也相对固定。常用的串行口波特率以及各参数的关系如表所示。用的波特率也相对固定。常用的串行口波特率以及各参数的关系如表所示。第三十九张，PPT共四十七页，创作于2022年6月 串行口工作之前，应对其进行初始化，主串行口工作之前，应对其进行初始化，主要是设置产生波特
39、率的定时器要是设置产生波特率的定时器1、串行口控制、串行口控制和中断控制。具体步骤如下：和中断控制。具体步骤如下：确定确定T1的工作方式的工作方式（编程（编程TMOD寄存器）；寄存器）；计算计算T1的初值的初值，装载，装载TH1、TL1；启动启动T1（编程（编程TCON中的中的TR1位）；位）；确定确定串行口控制串行口控制（编程（编程SCON寄存器）；寄存器）；串行口在中断方式工作时，要进行中断设置串行口在中断方式工作时，要进行中断设置（编程（编程IE、IP寄存器）。寄存器）。第四十张，PPT共四十七页，创作于2022年6月7.3 单单片机串行口片机串行口应应用用举举例例 在计算机组成的测控系
40、统中，经常要利用在计算机组成的测控系统中，经常要利用串行通信方式进行数据传输。串行通信方式进行数据传输。80C51单片机的单片机的串行口为计算机间的通信提供了极为便利的条串行口为计算机间的通信提供了极为便利的条件。利用单片机的串行口还可以方便地扩展键件。利用单片机的串行口还可以方便地扩展键盘和显示器，对于简单的应用非常便利。这里盘和显示器，对于简单的应用非常便利。这里仅介绍单片机串行口在通信方面的应用。仅介绍单片机串行口在通信方面的应用。第四十一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月7.3.1 7.3.1 单片机与单片机的通信单片机与单片机的通信 一、点对点的通信一、点对点的通信 1、硬件
41、连接、硬件连接 第四十二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月二、多机通信二、多机通信 1、硬件连接、硬件连接 单片机构成的多机系统常采用总线型主从式结构。所谓主从式，即在数单片机构成的多机系统常采用总线型主从式结构。所谓主从式，即在数个单片机中，有一个是主机，其余的是从机，从机要服从主机的调度、支个单片机中，有一个是主机，其余的是从机，从机要服从主机的调度、支配。配。80C51单片机的串行口方式单片机的串行口方式2和方式和方式3适于这种主从式的通信结适于这种主从式的通信结构。当然采用不同的通信标准时，还需进行相应的电平转换，有构。当然采用不同的通信标准时，还需进行相应的电平转换，有时还要
42、对信号进行光电隔离。在实际的多机应用系统中，常采用时还要对信号进行光电隔离。在实际的多机应用系统中，常采用RS-485串行标准总线进行数据传输。串行标准总线进行数据传输。第四十三张，PPT共四十七页，创作于2022年6月2、通信协议、通信协议所有从机的所有从机的SM2位置位置1，处于接收地址帧状态。，处于接收地址帧状态。主机发送一地址帧，其中主机发送一地址帧，其中8位是地址，第位是地址，第9位为地址位为地址/数据的数据的区分标志，该位置区分标志，该位置1表示该帧为地址帧。表示该帧为地址帧。所有从机收到地址帧后，都将接收的地址与本机的地址所有从机收到地址帧后，都将接收的地址与本机的地址比较。对于
43、地址相符的从机，使自己的比较。对于地址相符的从机，使自己的SM2位置位置0（以接（以接收主机随后发来的数据帧），并把本站地址发回主机作为收主机随后发来的数据帧），并把本站地址发回主机作为应答；对于地址不符的从机，仍保持应答；对于地址不符的从机，仍保持SM2=1，对主机随后，对主机随后发来的数据帧不予理睬。发来的数据帧不予理睬。从机发送数据结束后，要发送一帧校验和，并置第从机发送数据结束后，要发送一帧校验和，并置第9位位（TB8）为）为1，作为从机数据传送结束的标志。，作为从机数据传送结束的标志。第四十四张，PPT共四十七页，创作于2022年6月主机接收数据时先判断数据接收标志（主机接收数据时先
44、判断数据接收标志（RB8），若），若RB8=1，表示数据传送结束，并比较此帧校验和，若正确则回送正确信表示数据传送结束，并比较此帧校验和，若正确则回送正确信号号00H，此信号命令该从机复位（即重新等待地址帧）；若，此信号命令该从机复位（即重新等待地址帧）；若校验和出错，则发送校验和出错，则发送0FFH，命令该从机重发数据。若接，命令该从机重发数据。若接收帧的收帧的RB8=0，则存数据到缓冲区，并准备接收下帧信，则存数据到缓冲区，并准备接收下帧信息。息。主机收到从机应答地址后，确认地址是否相符，如果地主机收到从机应答地址后，确认地址是否相符，如果地址不符，发复位信号（数据帧中址不符，发复位信号（
45、数据帧中TB8=1）；如果地址相符，）；如果地址相符，则清则清TB8，开始发送数据。，开始发送数据。从机收到复位命令后回到监听地址状态（从机收到复位命令后回到监听地址状态（SM2=1）。否则）。否则开始接收数据和命令。开始接收数据和命令。第四十五张，PPT共四十七页，创作于2022年6月3、应用程序、应用程序主机发送的地址联络信号为：主机发送的地址联络信号为：00H，01H，02H，（即从机设备地址），地址（即从机设备地址），地址FFH为命令各从机复位，即恢复为命令各从机复位，即恢复SM2=1。主机命令编码为：主机命令编码为：01H，主机命令从机接收数据；，主机命令从机接收数据；02H，主机命令从机发送数据。其它，主机命令从机发送数据。其它都按都按02H对待。对待。RRDY=1：表示从机准备好接收。：表示从机准备好接收。TRDY=1：表示从机准备好发送。：表示从机准备好发送。ERR=1：表示从机接收的命令是非法的。表示从机接收的命令是非法的。程序分为主机程序和从机程序。约定一次传递数据为程序分为主机程序和从机程序。约定一次传递数据为16个字节，个字节，以以01H地址的从机为例地址的从机为例。第四十六张，PPT共四十七页，创作于2022年6月感谢大家观看第四十七张，PPT共四十七页，创作于2022年6月