单片机的串行口精.ppt

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1、单片机的串行口第1页，本讲稿共55页6.1 计算机串行通信基础通信：并行通信与串行通信 并行通信特点：传送控制简单、速度快，但传输线较多，成本高。2023/5/42第2页，本讲稿共55页 串行通信特点：传送控制复杂、速度慢，传输线少，成本低 2023/5/43第3页，本讲稿共55页 异步通信与同步通信收、发设备时钟独立，以字符(帧)为单位传输 6.1.1 串行通信的基本概念异步通信（RS-232C）2023/5/44第4页，本讲稿共55页 异步通信帧格式起始位（位）；数据位（位）；奇偶校验位（位，可无校验位）；停止位（位）。特点v 易于实现v 效率不高 2023/5/45第5页，本讲稿共55页

2、SPI(Serial Peripheral Interface-串行外设接口)是一种同步串行外设接口,为全双工通信,数据传输速度可达几Mbps。SPI接口以主从方式工作,一般包括以下信号：（1）MOSI 主器件数据输出,从器件数据输入（2）MISO 主器件数据输入,从器件数据输出（3）SCLK 时钟信号,由主器件产生（4）/SS 从器件使能信号,由主器件控制SPI接口传输的数据为8位,在/SS和SCLK作用下,按位传输,高位在前,低位在后。SPI接口的一个缺点：没有应答机制。同步通信（发、收时钟直接连接，效率高。板内元件间的SPI 接口）2023/5/46第6页，本讲稿共55页接口内部硬件连接

3、图2023/5/47第7页，本讲稿共55页通讯时序图2023/5/48第8页，本讲稿共55页 串行通信的传输方向单工 半双工 全双工 80C51有1个全双工串行口 2023/5/49第9页，本讲稿共55页 信号的调制与解调DTE：数据终端设备DCE：数据通信设备 调制解调器v 调制：数字模拟v 解调：模拟数字音频模拟信号二进制数据2023/5/410第10页，本讲稿共55页 串行通信的错误校验奇偶校验 发送字符时，数据位尾随1位奇偶校验位（1或0）。奇校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为奇数；偶校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为偶数。接收字符时，对“1”的

4、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。2023/5/411第11页，本讲稿共55页代码和校验 发送方将所发数据块求和（或各字节异或），产生的校验和字节附加到数据块的末尾。接收方在接收数据时要对数据块（除校验字节外）求和（或各字节异或），将所得的结果与收到的“校验和”进行比较，相符则无差错，否则就认为传送过程出现了差错。2023/5/412第12页，本讲稿共55页 传输速率与传输距离传输速率比特率：每秒钟传送的信息量。单位：位秒（bps）波特率：每秒钟传送码元数目，单位：波特（Baud）基带传输（每个码元带有“1”或“0”这1 bit信息），波特率和比特率是相同的。常用波特

5、率为：2400、4800、9600、14.4K、19.2K等 传输距离与传输速率的关系传输距离随波特率的增加而减小。不同的调制方法可以在一个码元上负载多个比特信息2023/5/413第13页，本讲稿共55页6.1.2 串行通信接口标准RS-232C定义的是DTE与DCE间的接口标准。机械特性DB-25（阳头）连接器 DB-9（阳头）连接器 阳头通常用于计算机侧，阴头用于连接线侧 2023/5/414第14页，本讲稿共55页 功能特性插针序号 信号名称 功能 信号方向1 PGND保护接地 2（3）TXD 发送数据（串行输出）DTEDCE 3（2）RXD 接收数据（串行输入）DTEDCE 4（7）

6、RTS请求发送DTEDCE 5（8）CTS允许发送DTEDCE 6（6）DSR DCE就绪（数据建立就绪）DTEDCE 7（5）SGND 信号接地 8（1）DCD载波检测DTEDCE 20（4）DTR DTE就绪（数据终端准备就绪）DTEDCE 22（9）RI振铃指示DTEDCE2023/5/415第15页，本讲稿共55页 电气特性RS-232C采用负逻辑电平，规定（-3-25V）为逻辑“1”，（+3+25V）为逻辑“0”。-3V+3V是未定义的过渡区。试比较：电平转换电路（如MAX232）。2023/5/416第16页，本讲稿共55页 过程特性远程通信，需要调制解调器 2023/5/417第

7、17页，本讲稿共55页近程通信，不需要调制解调器 无联络线方式 联络线短接（伪连接）方式 4 RTS 请求发送 5 CTS 允许发送 6 DSR DCE就绪（数据建立就绪）20 DTR DTE就绪（数据终端准备就绪）2023/5/418第18页，本讲稿共55页 RS-232C电平与TTL电平转换驱动电路早期常用MC1488、MC1489 近期常用MAXM232：片内带有自升压电路 仅需+5V电源 内含2个发送器，2个接收器 2023/5/419第19页，本讲稿共55页 采用RS-232C接口存在的问题 新标准RS-485改善了传输特性，应用广泛！v 差分信号负逻辑，2V6V表示1，-6V-2V

8、表示0v 采用两线制接线方式，同一总线上最多可以挂接32个结点v 通信速率在100Kpbs及以下时，最长传输距离可达1200米v 传输距离短、速率低。通常不超过15米，速率20Kbps v 有电平偏移v 抗干扰能力差不宜组网2023/5/420第20页，本讲稿共55页6.2 80C51 单片机的串行口6.2.1 80C51串行口的结构 1个全双工串口：通信或接口扩展 接收发送缓冲器逻辑同名、物理分开；接收双缓冲。2023/5/421第21页，本讲稿共55页6.2.2 80C51串行口的控制寄存器 串行口控制寄存器SCONSM0和SM1：工作方式选择位7 6 5 4 3 2 1 0SCON SM

9、0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI 字节地址：98HSM0 SM1方 式 说 明 波特率0 0 0移位寄存器fosc/120 1 1 10位UART（8位数据）可变1 0 2 11位UART（9位数据）fosc/64或fosc/321 1 3 11位UART（9位数据）可变通用异步接收/发送装置通用异步接收/发送装置2023/5/422第22页，本讲稿共55页 电源控制寄存器PCON SMOD：波特率倍增位。在串行口方式1、方式2、方式3时，波特率与SMOD有关，当SMOD=1时，波特率提高一倍。复位时，SMOD=0。7 6 5 4 3 2 1 0PCON SMOD 字节地

10、址：97H2023/5/423第23页，本讲稿共55页SM2：多机通信控制位SM2=1时,接收机处于地址帧筛选状态。若RB81，该地址帧信息可进入SBUF，并使RI为1，进而在中断服务中再进行地址号比较;若RB80，该帧不是地址帧，应丢掉，且保持RI=0。SM2=0时，接收机处于地址帧筛选被禁止状态。不论收到的RB8为0或1，均可以使收到的信息进入SBUF，并使RI=1。此时的RB8通常为校验位。REN：串行接收使能位，软件置1时，启动接收过程2023/5/424第24页，本讲稿共55页TB8：多机方式发送的第9位多机方式的地址/数据帧标志。也可作为奇偶校验位。RB8：多机方式接收的第9位多机

11、方式的地址/数据帧标志。也可作为奇偶校验位。TI：发送中断标志位，要由软件清0RI：接收中断标志位，要由软件清02023/5/425第25页，本讲稿共55页6.2.3 80C51串行口的工作方式 方式0：同步移位寄存器，用于扩展并行口 RXD：输入或输出引脚 TXD：移位脉冲输出接收和发送方式都是8位波特率固定为：fosc/122023/5/426第26页，本讲稿共55页数据输出：CLR用于对74LS164清0 2023/5/427第27页，本讲稿共55页74LS1642023/5/428第28页，本讲稿共55页数据输入：S/L负脉冲将并行数据装入，高电平时启动单片机进行数据输入。2023/5

12、/429第29页，本讲稿共55页74LS1652023/5/430第30页，本讲稿共55页*方式0 应用举例1设计要求：数码块循环显示0099显示缓冲区:31H，30H单元2023/5/431第31页，本讲稿共55页MAIN:MOV 30H,#00H MOV 31H,#00HL0:SETB P1.0 INC 30H MOV A,30H CJNE A,#0AH,AA MOV 30H,#00H INC 31H MOV A,31H CJNE A,#0AH,AA MOV 30H,#00H MOV 31H,#00HAA:MOV SCON,#00H MOV R7,#02H MOV R0,#30H MOV

13、DPTR,#TABLOOP:MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR MOV SBUF,A WAIT:JNB TI,WAIT CLR TI INC R0 DJNZ R7,LOOP MOV R2,#30H LCALL DELYA CLR P1.0 SJMP L0TAB:DB 3FH,06H,5BH,04FH,66H DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH可省显示的位数2023/5/432第32页，本讲稿共55页方式0 应用举例2读入10个数据,存放到(50H)开始的10个存储单元MAIN:MOV R7,#10 MOV R0,#50H MOV 40H,#00HSTART:INC 40H

14、MOV P1,40H CLR P3.2 SETB P3.2RXDATA:MOV SCON,#10HWAIT:JNB RI,WAIT CLR RI MOV A,SBUF MOV R0,A INC R0 DJNZ R7,START SJMP$REN=1传送字节数据个数传送数据2023/5/433第33页，本讲稿共55页方式0 应用举例2（扩展）数码块JLEDJS240dpaP0P2.0要求：读入10个数据,存放到(50H)开始的10个存储单元，同时用数码块显示串行接收的数据2023/5/434第34页，本讲稿共55页MAIN:MOV R7,#10 MOV R0,#50H MOV 40H,#00HS

15、TART:INC 40H MOV P1,40H CLR P3.2 SETB P3.2RXDATA:MOV SCON,#10HWAIT:JNB RI,WAIT CLR RI MOV A,SBUF MOV R0,A INC R0 LCALL DISPLAY DJNZ R7,START SJMP MAINDISPLAY:MOV P2,#0FEH LOOP:MOV DPTR,#1000H MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL DELAY RETDELAY:MOV R4,#0FH D1:MOV R6,#00H D2:MOV R5,#00H DJNZ R5,$DJNZ R6,D2 DJ

16、NZ R4,D1 RET ORG 1000H DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H DB 92H,82H,0F8H,80H,90H显示数据2023/5/435第35页，本讲稿共55页 方式1：10位帧，用于双机通信 起始位：1位 数据位：8位停止位：1位2023/5/436第36页，本讲稿共55页串行发送：（写SBUF启动发送过程）串行接收：(置REN=1启动接收过程)采样频率是接收时钟的16倍。连续8次采样到RXD为L 起始位；之后对第7、8、9脉冲采样到的数据以三中取二的原则，确定采样数据。2023/5/437第37页，本讲稿共55页方式1应用举例方式1波特率=（2SMOD

17、/32）*（T1溢出率）T1 溢出率=fosc/12256（TH1）晶振11MHz4800波特2023/5/438第38页，本讲稿共55页2023/5/439第39页，本讲稿共55页 方式2和方式3：11位帧，用于多机通信 起始位：1位 数据位：9位停止位：1位2023/5/440第40页，本讲稿共55页串行发送：（写SBUF启动发送过程）串行接收：(置REN=1启动接收过程)2023/5/441第41页，本讲稿共55页方式2应用举例方式2波特率=（2SMOD/64）*fosc2023/5/442第42页，本讲稿共55页2023/5/443第43页，本讲稿共55页方式3应用举例累加和2023/

18、5/444第44页，本讲稿共55页2023/5/445第45页，本讲稿共55页6.2.4 80C51波特率确定与初始化步骤 波特率的确定 波特率的计算固定波特率：方式0波特率=fosc/12 方式2波特率=（2SMOD/64）*fosc可变波特率：方式1波特率=（2SMOD/32）*（T1溢出率）方式3波特率=（2SMOD/32）*（T1溢出率）T1 溢出率=fosc/12256（TH1）2023/5/446第46页，本讲稿共55页 波特率的选择 波特率要选择标称值，由于TH1的初值是整数，为了减小波特率计算误差，晶振频率要选为11.0592MHz。方式1和方式3波特率与TH1初值的对应关系：

19、波特率/（b/s）19.2 k 9600 4800 2400 1200TH1初值 FDH FDH FAH F4H E8HSMOD 1 0 0 0 02023/5/447第47页，本讲稿共55页 串行口初始化步骤 确定T1的工作方式（TMOD）计算T1的初值，装载TH1、TL1启动T1（置位TR1）确定串行口工作方式（SCON）串口中断设置（IE、IP）2023/5/448第48页，本讲稿共55页6.3 80C51 单片机的串行口应用6.3.1 利用单片机串口的并行I/O扩展 串口无通信需求时！2023/5/449第49页，本讲稿共55页硬件连接近程连接（直连）6.3.2 单片机与单片机间的通信

20、 远程连接(电平转换)2023/5/450第50页，本讲稿共55页电平转换器件与接线2023/5/451第51页，本讲稿共55页通信协议串口方式1，2400 Baud，T1定时方式2，晶振选11.0592MHz，查表知：TH1=TL1=F4H，SMOD=0A机发“E1”联络，B机同意接收发“E2”响应A机收到“E2”后，发数据块及校验字节。B机接收数据块及校验字节，判传输是否正确正确时向A机发送“00H”，否则发送“FFH”A机接收到“00H”则本次传输结束。否则重新传输数据2023/5/452第52页，本讲稿共55页流程图2023/5/453第53页，本讲稿共55页6.3.3 单片机与PC机间的通信硬件连接 直接连接交叉连接2023/5/454第54页，本讲稿共55页通信协议 串口方式1，1200 Baud，T1定时方式2，晶振选11.0592MHz，查表知：TH1=TL1=E8H，SMOD=0PC机发“E1”联络，单片机响应后向PC机发送数据PC机再发“E1”联络，单片机会再一次发送数据2023/5/455第55页，本讲稿共55页