,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,本章分为三节，主要介绍：,7.1,串行口,的结构,7,.0,计算机,串行通信基础,7.2,串行口,的四种工作方式,第,7,章,MCS-51,的串行口,7.3,多机通信,7.4,波特率的制定方法,1,本章分为三节，主要介绍：7.1 串行口的结构7.0 计算,7.1,计算机串行通信基础,计算机通信,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,。有,并行通信,和,串行通信,两种方式。,MCS-51,单片机内部有一个功能强大的全双工的异步通信串行口。,所谓全双工就是双机之间串行接收、发送数据可同时进行。,所谓异步通信，就是收、发双方没有同步时钟来控制收、发双方的同步传送，而是靠双方各自的时钟来控制数据的异步传送。,2,7.1 计算机串行通信基础 计算机通信是指计算机与,异步通信的数据格式,：,异步通信的特点,：不要求收发双方时钟的严格一致，实现容易，设备开销较小，但每个字符要附加,2,3,位用于起止位，各帧之间还有间隔，因此传输效率不高。,3,异步通信的数据格式：异步通信的特点：不要求收发双方,2,、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，使双方达到完全同步。此时，传输数据的位之间的距离均为“位间隔”的整数倍，同时传送的字符间不留间隙，即,保持位同步,关系，,也保持字符同步,关系。发送方对接收方的同步可以通过两种方法实现。,4,2、同步通信4,要传送的串行数据在发方是以数据帧形式一帧一帧地发送，通过传输线由收方一帧一帧地接收。,MCS-51,的串行口有,4,种工作方式,，波特率可由软件设置片内的定时器计数器来控制。每当串行口,接收或发送,1B,完毕，均可发出,中断请求,。,MCS-51,的串行口除了可以用于串行数据通信之外，还可以非常方便地用来扩展并行,1/0,口。,5,要传送的串行数据在发方是以数据帧形式一帧一帧地发送，,7.1,串行口的结构,有两个物理上独立的接收、发送缓冲器,SBUF,，可同时发送、接收数据，,两个缓冲器共用一个特殊功能寄存器字节地址,(99H),。,6,7.1 串行口的结构6,字节地址98H，可位寻址，位地址为,98H9FH,。,7.1.1,串行口控制寄存器 SCON,(1)SM,0,、,SM,1:,4种工作方式的选择位,7,字节地址98H，可位寻址，位地址为98H9FH。7,(2)SM2:多机通信控制位,SM2位主要用于方式2或方式3。当串行口以方式2或方式3接收时，,如果SM2=1，则只有当接收到的第9位数据（RB8）为1时，才将接收到的前8位数据送,入,SBUF，并置1 RI,产生中断请求；当接收到的第9位数据（RB8）为0时，则将接收到的前8位数据,丢弃。,SM2=0,时，则不论第,9,位数据是,1,还是,0,，都将前,8,位数据送入,SBUF,中，并置,1RI,，产生中断请求。,方式1时，如果SM2=1，则只有收到有效的停止位时才会激活RI。,在方式0时，SM2必须为 0。,8,(2)SM2:多机通信控制位方式1时，如果SM2=1，则,(3)REN,：允许串行接收位,由软件置,1,或清,0,。,REN=1,允许串行口接收数据。,REN=0,禁止串行口接收数据。,(4)TB8,：发送的第,9,位数据,在方式,2,和,3,时，,TB8,是要发送的第,9,位数据。其值由软件置,1,或清,0,。,在双机通信时，,TB8,一般作为奇偶校验位使用；在多机通信中用来表示主机发送的是地址帧还是数据帧，,TB8=1,为地址帧，,TB8=0,为数据帧。,9,(3)REN：允许串行接收位(4)TB8：发送的第9位数据,(5)RB,8,：,接收到的第 9 位数据,工作在方式2和3时，RB,8,存放接收到的第9位数据。在方式1，如果SM,2=,0,RB,8,是接收到的停止位。在方式,0,，不使用RB,8,。,(6)TI,：发送中断标志位,在方式,0,时，串行发送第,8 位数据结束时由硬件置 1，在其它工作方式，串行口发送停止位的开始时置1,。,TI=1，表示一帧数据发送结束，可供软件查询，也可申请中断。CPU 响应中断后，在中断服务程序中向 SBUF 写,入要发送的下一帧数据。,TI 必须由软件清 0。,10,(5)RB8：接收到的第 9 位数据(6)TI：发送中断,(5),RI:,接收中断标志位,串行口工作在方式,0,时，接收完第,8,位数据时，,RI,由硬件置,1,。在其它工作方式中，串行口接收到停止位时，该位置,1,。,RI=1,，表示一帧数据接收完毕，并申请中断，要求,CPU,从接收,SBUF,取走数据。该位的状态也可供软件查询。,RI,必须由软件清,0,。,SCON,的所有位都可进行位操作清,0,或置,1,。,11,(5)RI:接收中断标志位11,SMOD：波特率选择位。,例如：方式 1 的波特率的计算公式为：,当,SMOD=1,时，要比,SOMD=0,时的波特率加倍，所以也称,SMOD,位为波特率倍增位。,7.1.2 特殊功能寄存器,P,CON,PCON,字节地址为,87H,，没有位寻址功能。,12,SMOD：波特率选择位。当SMOD=1时，要比SOM,7.2.1,方式,0,串行口的工作方式,0,为同步移位寄存器输入输出方式，常用于外接移位寄存器，以扩展并行,I/0,口。,这种方式不适用于两个,MCS-51,之间的串行通信。,以,8,位数据为,1,帧，不设起始位和停止位，先发送或接收最低位。波特率固定为,f,osc,/12,。,7.2,串行口的,4,种工作方式,13,7.2.1 方式 0 以8位数据为1帧，不设起始位和停,1.,方式,0,发送,当,CPU,执行,1,条将数据写入,SBUF,的指令时，产生,1,个正脉冲，串行口开始即把,SBUF,中的,8,位数据以,f,osc,12,的固定波特率从,RXD,引脚串行输出，低位在先，,TXD,引脚输出同步移位脉冲，发送完,8,位数据置,1,中断标志位,TI,。,14,1.方式0发送14,1.,方式,0,接收,接收时，,REN,为串行口允许接收控制位，,REN=0,，禁止接收；,REN=1,，允许接收。,当,CPU,向串行口的,SCON,寄存器写入控制字（方式,0,，并置,1REN,位，同时,RI=0,）时，产生,1,个正脉冲，串行口即开始接收数据。引脚,RXD,为数据输入端，,TXD,为移位脉冲信号输出端，接收器也以,f,osc,/12,的固定波特率采样,RXD,引脚的数据信息，当接收器接收到,8,位数据时置,1,中断标志,RI,，表示,1,帧数据接收完毕，可进行下一帧数据的接收。,15,1.方式0接收15,上面介绍了方式0的发送和接收。在方式0下，SCON 中的 TB8、RB8 位没有用到，发送或接收完 8 位数据由硬件置 ITI 或 RI 中断标志位，CPU 响应 TI 或 RI 中断。TI或 RI标志位必须由用户软件清 0，可采用如下指令：,CLR TI;TI 位清 0,CLR Rl;RI位清 0,清0 TI 或 RI。方式0时，SM2位（多机通信控制位）必须为 0。,16,上面介绍了方式0的发送和接收。在方式0下，SCON,7.2.2,方式,1,SM0,、,SM1,两位为,01,时，串行口以方式,1,工作。方式,1,真正用于数据的串行发送和接收。,TXD,引脚和,RXD,引脚分别用于发送和接收数据。方式,1,收发,1,帧的数据为,10,位，,1,个起始位,(0),8,个数据位，,1,个停止位,(1),，先发送或接收最低位。,方式,1,串行口为波特率可变的,8,位异步通信接口。方式,1,的波特率由下式确定：,17,7.2.2 方式1 方式1串行口为波特率可变的8位异步通,1.,方式,1,发送,方式,1,输出时，数据位由,TXD,端输出，发送,1,帧信息为,10,位，,1,位起始位,0,，,8,位数据位（先低位）和,1,位停止位,1,，当,CPU,执行,1,条数据写发送缓冲器,SBUF,的指令，就启动发送。,TX时钟的频率就是发送的波特率。发送开始时，内部发送控制信号 变为有效，将起始位向TXD输出，每经过1个TX时钟周期，便产生1个移位脉冲，并由TXD输出1个数据位。8位数据位全部发送完毕后，置1中断标志位TI，然后 失效。,18,1.方式1发送 TX时钟的频率就是发送的波特率。发送开,1.,方式,1,接收,以方式,1,接收,(REN=1,SM0,SM1=01),时，数据从,RXD(P3.0),引脚输入。当检测到负跳变的起始位时，则开始接收。接收时，定时控制信号有,2,种，一种是接收移位时钟（,RX,时钟），它的频率和传送的波特率相同。,19,1.方式1接收19,另一种是位检测器采样脉冲，频率是RX时钟的16倍,，以波特率的,16倍的速率采样RXD引脚状态，当采样到RXD端从1到0的跳变时就启动检测器，接收的值是3次连续采样(,第,7、8、9,次,)取其中2次相同的值，以确认是否是真正的起始位的开始，这样能较好地消除干扰引起的影响，以保证可靠无误的开始接收数据。,当确认起始位有效时，开始接收1帧信息。接收每一位数据时，也都进行3次连续采样（第 7、8、9 个脉冲时采样），接收的值是3次采样中至少2次相同的值，以保证接收到的数据位的准确性。,20,另一种是位检测器采样脉冲，频率是RX时钟的16倍，以,当一帧数据接收完毕以后，必须同时满足以下两个条件，这次接收才真正有效。,(1)RI=0，即上一帧数据接收完成时，RI=1发出的中断请求已被响应，SBUF中的数据已被取走，说明“接收SBUF”已空。,(2)SM2=0或收到的停止位=1(,方式,1时，停止位已进,入,RB8)，则将接收到的数据装,入,SBUF和RB8(RB8装,入停止位,),，且置,1中断标志RI。,若这两个条件不同时满足，收到的数据不能装,入,SBUF，这意味着该帧数据将丢失。,21,当一帧数据接收完毕以后，必须同时满足以下两个条件，这,7.2.3,方式,2,SM0,、,SM1,两位为,10,时，串行口以方式,2,工作。方式,2,和方式,3,时，串行口被定义为,9,位异步通信接口。,每帧数据均为,11,位,，,1,位起始位,0,8,位数据位,（先低位）,1,位可程控为,1,或,0,的第,9,位数据,和,1,位停止位,1,。,22,7.2.3 方式222,1.,方式,2,发送,发送前，先根据通信协议由软件设置,TB8,（例如，,双机通信时的奇偶校验位,或,多机通信时的地址数据的标志位,）。,然后将要发送的数据写入,SBUF,，即可启动发送过程。,串行口能自动把,TB8,取出，并装入到第,9,位数据位的位置，再逐一发送出去。,发送完毕，则把,TI,位置,1,。,23,1.方式 2 发送23,例,7-1,方式,2,发送在双机通信中的应用。,下面的发送中断服务程序，是在双机通信中，以,TB8,作为奇偶校验位，处理方法为数据写入,SBUF,之前，先将数据的奇偶校验位写入,TB8,（设第,2,组的工作寄存器区的,R0,作为发送数据区地址指针）。,本程序采用奇偶校验发送。,程序如下,:,24,例 7-1 方式 2 发送在双机通信中的应用。24,2.,方式,2,接收,当,SCON,的,SM0,、,SM1,两位为,10,，且,REN=1,时，允许串行口以方式,2,接收数据。,接收时，数据由,RXD,端输入，接收,11,位信息。当位检测逻辑采样到,RXD,引脚从,1,到,0,的负跳变，并判断起始位有效后，便开始接收,1,帧信息。,在接收完第,9,位数据后，需满足以下,2,个条件才能将接收到的数据送入,SBUF,接收缓冲器。,(1)RI=0,，意味着接收缓冲器为空,(2)SM2=0,或接收到的第,9,位数据位,RB8=1,当都满足时，接收到的数据送入,SBUF,，第,9,位数据送入,RB8,，并置,1 RI,。若不满足这,2,个条件，接收的信息将被丢弃。,25,2.方式2接收 在接收完第9位数据后，需满足以下2个条,