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1、第6章 机械工业出版社同名教材 配套电子教案,单片机原理与控制技术 第2版,第6章 串行通信,本章要点,异步通信和同步通信 串行通信波特率 串行通信的制式 串行通信的校验 串行口特殊功能寄存器 串行工作方式,串行通信优点:便于长距离传送 缺点:传送速度较慢,计算机与外界信息交换称为通信。,通信的基本方式可分为并行通信和串行通信：,并行通信是数据的各位同时发送或同时接收；,串行通信是数据的各位依次逐位发送或接收。,并行通信优点:传送速度快 缺点:不便长距离传送,异步通信对硬件要求较低，实现起来比较简单、灵活，适用于数据的随机发送/接收，但因每个字节都要建立一次同步，即每个字符都要额外附加两位，所
2、以工作速度较低，在单片机中主要采用异步通信方式。,6-1 串行通信概述,一、异步通信和同步通信,串行通信按同步方式可分为异步通信和同步通信。,1、异步通信,异步通信依靠起始位、停止位保持通信同步。,异步通信数据传送按帧传输，一帧数据包含起始位、数据位、校验位和停止位。,同步通信传输速度较快，但要求有准确的时钟来实现收发双方的严格同步，对硬件要求较高，适用于成批数据传送。,2、 同步通信,同步通信依靠同步字符保持通信同步。,同步通信是由12个同步字符和多字节数据位组成，同步字符作为起始位以触发同步时钟开始发送或接收数据；多字节数据之间不允许有空隙，每位占用的时间相等；空闲位需发送同步字符。,波特
3、率的倒数即为每位传输所需的时间。 相互通信的甲乙双方必须具有相同的波特率，否则无法成功地完成串行数据通信。,二、串行通信波特率,波特率bps(bit per second)定义: 每秒传输数据的位数，即：,1波特 = 1位/秒（1bps）,三、串行通信的制式,串行通信按照数据传送方向可分为三种制式：,单工制式是指甲乙双方通信时只能单向传送数据，发送方和接收方固定。,1、单工制式（Simplex）,半双工制式是指通信双方都具有发送器和接收器，既可发送也可接收，但不能同时接收和发送，发送时不能接收，接收时不能发送。,2、半双工制式（Half Duplex）,全双工制式是指通信双方均设有发送器和接收
4、器，并且信道划分为发送信道和接收信道，因此全双工制式可实现甲乙双方同时发送和接收数据，发送时能接收，接收时也能发送。,3、全双工制式（Full Duplex）,四、串行通信的校验,3、循环冗余码校验 （Cyclic Redundancy Check,简称CRC）,1、奇偶校验,2、累加和校验,80C51系列单片机有一个全双工的串行口，这个口既可以用于网络通信，也可以实现串行异步通信，还可以作为同步移位寄存器使用。,6-2 80C51串行口,发送时，只需将发送数据输入SBUF，CPU将自动启动和完成串行数据的发送； 接收时，CPU将自动把接收到的数据存入SBUF，用户只需从SBUF中读出接收数据
5、。,一、串行口特殊功能寄存器,1、串行数据缓冲器SBUF,在逻辑上只有一个，既表示发送寄存器，又表示接收寄存器，具有同一个单元地址99H，用同一寄存器名SBUF。 在物理上有两个，一个是发送缓冲寄存器，另一个是接收缓冲寄存器。,2、串行控制寄存器SCON,3、电源控制寄存器PCON, SM0 SM1 串行口工作方式选择位。 SM2 多机通信控制位。 REN 允许接收控制位。REN=1，允许接收。 TB8 方式2和方式3中要发送的第9位数据。 RB8 方式2和方式3中要接收的第9位数据。 TI 发送中断标志。 RI 接收中断标志。,SMOD=1，串行口波特率加倍。PCON寄存器不能进行位寻址。,
6、二、串行工作方式 80C51串行通信共有4种工作方式，由串行控制寄存器SCON中SM0 SM1决定。 1、串行工作方式0（同步移位寄存器工作方式） 以RXD（P3.0）端作为数据移位的输入/输出端， 以TXD（P3.1）端输出移位脉冲。 移位数据的发送和接收以8位为一帧，不设起始位和停止位，无论输入/输出，均低位在前高位在后。 其帧格式为：,方式0可将串行输入输出数据转换成并行输入输出数据。, 数据发送,在移位时钟脉冲（TXD）的控制下，数据从串行口RXD端逐位移入74HC164 SA、SB端。当8位数据全部移出后，SCON寄存器的TI位被自动置1。其后74HC164的内容即可并行输出。74H
7、C164 CLR为清0端，输出时CLR必须为1，否则74HC164 Q0Q7输出为0。,串行口作为并行输出口使用时，要有“串入并出”的移位寄存器配合。,(2) 数据接收,串行口作为并行输入口使用时，要有“并入串出”的移位寄存器配合。,74HC165 S/L端为移位/置入端，当S/L=0时，从Q0Q7并行置入数据，当S/L=1时，允许从QH端移出数据。在80C51串行控制寄存器SCON中的REN=1时，TXD端发出移位时钟脉冲，从RXD端串行输入8位数据。当接收到第8位数据D7后，置位中断标志RI，表示一帧数据接收完成。, 波特率 方式0 波特率固定，为单片机晶振频率的十二分之一。 应用举例 【
8、例6-1】电路如图所示，试编制程序按下列顺序要求每隔0.5秒循环操作。, 从右向左依次点亮，每次亮一个； 从左向右依次点亮，每次增加一个，直至全部点亮； 返回从不断循环。, 8个发光二极管全部点亮；, 从左向右依次暗灭，每次减少一个，直至全灭；, 从左向右依次点亮， 每次亮一个；,解：编程如下：,LIGHT:MOV SCON,#00H ;串行口方式0 CLR ES ;禁止串行中断 MOV DPTR,#TAB ;置发光二极管亮暗控制字表首址 LP1: MOV R7,#0 ;置顺序编号0 LP2: MOV A,R7 ;读顺序编号 MOVC A,A+DPTR ;读控制字 CLR P1.0 ;关闭并行
9、输出 MOV SBUF,A ;启动串行发送 JNB TI,$ ;等待发送完毕 CLR TI ;清发送中断标志 SETB P1.0 ;开启并行输出 LCALL DLY500ms ;调用延时0.5秒子程序(参阅例4-13) INC R7 ;指向下一控制字 CJNE R7,#30,LP2 ;判循环操作完否?未完继续 SJMP LP1 ;顺序编号029依次操作完毕,从0开始重新循环,TAB: DB 0FFH,7FH,3FH,1FH,0FH,07H,03H,01H,00H;从左向右依次暗灭, 每次减少一个,直至全灭; DB 80H,40H,20H,10H,08H,04H,02H,01H;从左向右依次点亮
10、,每次亮一个 DB 02H,04H,08H,10H,20H,40H,80H;从右向左依次点亮,每次亮一个 DB 0C0H,0E0H,0F0H,0F8H,0FCH,0FEH;从左向右依次点亮, 每次增加一个,直至全部点亮;,【例】电路如图所示，试编制程序输入K1K8状态数据，并存入内RAM 40H。,解：编程如下： KIN: MOV SCON,#00H;串行口方式0 CLR ES ;禁止串行中断 CLR P1.0 ;锁存并行输入数据 SETB P1.0 ;允许串行移位操作 SETB REN ;允许并启动接收（TXD发送移位脉冲） JNB RI,$ ;等待接收完毕 MOV 40H,SBUF ;存入
11、K1K8状态数据 RET ;,2、串行工作方式1 方式1是一帧10位的异步串行通信方式，包括1个起始位，8个数据位和一个停止位。 其帧格式为：, 数据发送 发送时只要将数据写入SBUF，在串行口由硬件自动加入起始位和停止位，构成一个完整的帧格式。然后在移位脉冲的作用下，由TXD端串行输出。一帧数据发送完毕，将SCON中的TI置1。 数据接收 接收时，在REN=1前提下，当采样到RXD从1向0跳变状态时，就认定为已接收到起始位。随后在移位脉冲的控制下，将串行接收数据移入SBUF中。一帧数据接收完毕，将SCON中的RI置1，表示可以从SBUF取走接收到的一个字符。,2SMOD,32,fosc,12
12、 波特率,在实际应用时，通常是先确定波特率，后根据波特率求T1定时初值，因此上式又可写为：, 波特率,方式1波特率可变，由定时/计数器T1的计数溢出率来决定。,波特率 = 2SMOD（T1溢出率）/ 32,其中SMOD为PCON寄存器中最高位的值，SMOD=1表示波特率倍增。,T1初值 = 256 , 应用举例,【例6-3】设甲乙机以串行方式1进行数据传送，fosc=11.0592MHz，波特率为1200b/s。甲机发送的16个数据存在内RAM 40H4FH单元中，乙机接收后存在内RAM 50H为首地址的区域中。,T1初值 = 256 - = 232 = E8H,32,121200,解：串行方
13、式1波特率取决于T1溢出率(设SMOD=0),计算T1定时初值：,11059200,20,甲机发送子程序：,MOV TMOD,#20H;置T1定时器工作方式2 MOV TL1,#0E8H;置T1计数初值 MOV TH1,#0E8H;置T1计数重装值 CLR ET1;禁止T1中断 SETB TR1;T1启动 MOV SCON,#40H;置串行方式1,禁止接收 MOV PCON,#00H;置SMOD=0(SMOD不能位操作) CLR ES;禁止串行中断 MOV R0,#40H;置发送数据区首地址 MOV R2,#16;置发送数据长度MOVA,R0;读一个数据 MOVSBUF,A;发送 JNBTI,
14、$;等待一帧数据发送完毕 CLRTI;清发送中断标志 INCR0;指向下一字节单元 DJNZR2,TRSA;判16个数据发完否?未完继续 RET ;,TXDA:,TRSA:,MOV TMOD,#20H;置T1定时器工作方式2 MOV TL1,#0E8H;置T1计数初值 MOV TH1,#0E8H;置T1计数重装值 CLR ET1;禁止T1中断 SETB TR1;T1启动 MOV SCON,#40H;置串行方式1,禁止接收 MOV PCON,#00H;置SMOD=0(SMOD不能位操作) CLR ES;禁止串行中断 MOV R0,#50H;置接收数据区首地址 MOV R2,#16;置接收数据长度
15、 SETB REN;启动接收 JNB RI,$;等待一帧数据接收完毕 CLR RI;清接收中断标志 MOV A,SBUF;读接收数据 MOV R0,A;存接收数据 INC R0;指向下一数据存储单元 DJNZ R2,RDSB;判16个数据接收完否?未完继续 RET ;,乙机接收子程序：,RXDB:,RDSB:,方式2是一帧11位的串行通信方式，即1个起始位，8个数据位，1个可编程位TB8/RB8和1个停止位， 其帧格式为：,3、 串行工作方式2,波特率=2SMOD fosc/64,可编程位TB8/RB8既可作奇偶校验位用，也可作控制位（多机通信）用，其功能由用户确定。,数据发送和接收与方式1基
16、本相同，区别在于方式2把发送/接收到的第9位内容送入TB8/RB8。,波特率：方式2波特率固定，即fosc/32和fosc/64。 如用公式表示则为：,【例6-4】 设计一个串行方式2发送子程序（SMOD=1），将片内RAM 50H5FH中的数据串行发送，第9数据位作为奇偶校验位。接到接收方核对正确的回复信号（用FFH表示）后，再发送下一字节数据，否则再重发一遍。,解：程序如下：,MOV A,R0 ;读数据 MOV C,PSW.0 ;奇偶标志送TB8 MOV TB8,C ; MOV SBUF,A ;启动发送 JNB TI,$ ;等待一帧数据发送完毕 CLR TI ;清发送中断标志 SETB R
17、EN ;允许接收 CLR RI ;清接收中断标志 JNB RI,$ ;等待接收回复信号 MOV A,SBUF ;读回复信号 CPL A ;回复信号取反 JNZ TRLP ;非全0(回复信号FFH,错误),转重发 INC R0 ;全0(回复信号=FFH,正确), 指向下一数据存储单元 CJNE R0,#60H,TRLP ;判16个数据发送完否?未完继续 RET ;,TRLP:,MOV SCON,#80H ;置串行方式2,禁止接收 MOV PCON,#80H ;置SMOD=1 MOV R0,#50H;置发送数据区首址,TRS2:,【例6-5】 编制一个串行方式2接收子程序，接收上例发送的16个数据
18、，存首址为40H的内RAM中，并核对奇偶校验位，接收核对正确，发出回复信号FFH；发现错误，发出回复信号00H，并等待重新接收。,RXD2: MOV SCON,#80H ;置串行方式2,禁止接收 MOV PCON,#80H ;置SMOD=1 MOV R0,#40H ;置接收数据区首址 SETB REN ;启动接收 RWAP: JNB RI,$ ;等待一帧数据接收完毕 CLR RI ;清接收中断标志 MOV A,SBUF ;读接收数据,并在PSW中产生接收数据的奇偶值 JB PSW.0,ONE ;P=1,转另判 JB RB8,ERR ;P=0,RB8=1,接收有错; ;P=0,RB8=0,接收正
19、确,继续接收 RLOP: MOV R0,A ;存接收数据 INC R0 ;指向下一数据存储单元 RIT: MOV A,#0FFH ;置回复信号正确 FDBK: MOV SBUF,A ;发送回复信号 CJNE R0,#50H,RWAP ;判16个数据接收完否?未完继续 CLR REN ;16个数据正确接收完毕,禁止接收 RET ; ONE: JNB RB8,ERR ;P=1,RB8=0,接收有错 SJMP RIT ;P=1,RB8=1,接收正确,继续接收 ERR: CLR A ;接收有错,置回复信号错误标志 SJMP FDBK ;转发送回复信号,解：程序如下：,方式3同样是一帧11位的串行通信方式，其通信过程与方式2完全相同，所不同的仅在于波特率。方式2的波特率只有固定的两种，而方式3的波特率则与方式1相同，即通过设置T1的初值来设定波特率。,4、串行工作方式3,5、串行口四种工作方式的比较,四种工作方式的区别主要表现在帧格式及波特率两个方面。,表6-2 四种工作方式比较,解决的方法只有调整单片机的时钟频率fosc，通常采用11.0592MHz晶振。,6、常用波特率及其产生条件,常用波特率通常按规范取1200、2400、4800、9600、，若采用晶振12MHz和6MHz，则计算得出的T1定时初值将不是一个整数，产生波特率误差而影响串行通信的同步性能。,