单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章,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,基本概念,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,串行通信,优点:,便于长距离传送,缺点:,传送速度较慢,6.1 串行通信概述,6.1.1 异步通信和同步通信,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。最常见的帧格式为1个起始位、8个数据位、1个校验位和1个停止位组成，帧与帧之间可有空闲位。起始位约定为0，停止位和空闲位约定为1。,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，所以工作速度较低，在单片机中主要采用异步通信方式。,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。,同步通信传送的多字节数据由于中间没有空隙，因而传输速度较快，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。,6.1.2 串行通信波特率,波特率bps(bit per second),指传输数据的速率，每秒传输数据的位数，即：,1波特=1位/秒（1bps）,波特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。,6.1.3 串行通信的制式,单工制式,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。,半双工制式（Half Duplex）,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,。,全双工制式（Full Duplex）,指通信双方均设有发送器和接收器，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。,6.1.4 串行通信的校验,奇偶校验,累加和校验,循环冗余码校验,6.2 80C51串行口,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。,80C51单片机串行口是由发送缓冲寄存器SBUF，接收缓冲寄存器SBUF和移位寄存器三部分组成。,6.1.2 串行口特殊功能寄存器,串行数据缓冲器SBUF,SBUF是串行口缓冲寄存器，包括发送和接收寄存器。,在,逻辑上，SBUF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，SBUF有两个,，一个是发送缓冲寄存器，另一个是接收缓冲寄存器。,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,。,串行控制寄存器SCON,SCON,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,位名称,SM0,SM1,SM2,REN,TB8,RB8,TI,RI,位地址,9FH,9EH,9DH,9CH,9BH,9AH,99H,98H,功能,工作方式,选择,多机通信控制,接收 允许,发送 第9位,接收 第9位,发送 中断,接收 中断,SM0 SM1,串行口工作方式选择位。,SM2,多机通信控制位。,在方式2和方式3中，若,SM2=1,且RB8（接收到的第9数据）=1时，将接收到的前8位数据送入SBUF，并置位RI产生中断；否则，将接收到的8位数据丢弃。而当,SM2=0,时，则不论第9位数据为0还是为1，都将前8位数据装入SBUF中，并产生中断请求。,在方式0时，SM2必须为0。,REN,允许接收控制位。,REN位用于对串行数据的接收进行控制：,REN=0，禁止接收；REN=1，允许接收。,该位由软件置位或复位。,TB8,方式2和方式3中要发送的第9位数据,。,在方式2或方式3时，TB8是发送的第9位数据。,在多机通信中，,以TB8位的状态表示主机发送的是地址还是数据：,TB8=0表示数据，TB8=1表示地址。,该位由软件置位或复位。,RB8,方式2和方式3中要接收的第9位数据。,在方式2或方式3时，RB8存放接收到的第9位数据。,TI,发送中断标志。,当方式0时，发送完第8位数据后，该位由硬件置位。在其他方式下，遇发送停止位时，该位由硬件置位。因此,TI=1,，表示帧发送结束，可软件查询TI位标志，也可以请求中断。TI位必须由软件清0。,RI,接收中断标志。,当方式0时，接收完第8位数据后，该位由硬件置位。在其他方式下，当接收到停止位时，该位由硬件置位。因此,RI=1,，表示帧接收结束，可软件查询RI位标志，也可以请求中断。RI位也必须由软件清0。,电源控制寄存器PCON,PCON主要是为CHMOS型单片机电源控制而设置的专用寄存器。,SMOD=1，串行口波特率加倍。,PCON寄存器不能进行位寻址。,PCON,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,位名称,SMOD,GF1,GF0,PD,IDL,6.2.2 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。,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。,方式0可将串行输入输出数据转换成并行输入输出数据。,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,（1）,数据发送,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。,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。74HC164 CLR为清0端，,输出时CLR必须为1,，否则74HC164 Q0Q7输出为0。,（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。,（3）,波特率,方式0时，移位操作的波特率是固定的，为单片机晶振频率的1/12。以fosc表示晶振频率，则波特率=fosc/12，也就是1个机器周期进行一次移位。,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。,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；,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。,4094为CMOS 4000系列“串入并出”移位寄存器，DI端为串行数据输入端，Q1-Q8为并行数据输出端，CLK为移位脉冲输入端，STR端为门控端，STR=0时，关闭并行输出；STR=1时，开启并行输出。,可考虑按上述顺序要求编一个发光二极管亮暗控制字表，依次执行。,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,$,;等待发送完毕,CLR TI,;清发送中断标志,SETB P1.0,;开启并行输出,LCALL DLY500ms,;调用延时0.5秒子程序(参阅例4-13),INC R7,;指向下一控制字,CJNE R7,#30,LP2,;判循环操作完否?未完继续,SJMP LP1,;顺序编号029依次操作完毕,从0开始重新循环,TAB:DB 0FFH,7FH,3FH,1FH,0FH,07H,03H,01H,00H,;从左向右依次暗灭，每次减少一个,直至全灭;,DB 80H,40H,20H,10H,08H,04H,02H,01H,;从左向右依次点亮,每次亮一个,DB 02H,04H,08H,10H,20H,40H,80H,;从右向左依次点亮,每次亮一个,DB 0C0H,0E0H,0F0H,0F8H,0FCH,0FEH,;从左向右依次点亮,每次增加一个,直至全部点亮;,例6-2,电路如图所示，试编制程序输入K1K8状态数据，并存入内RAM 40H。,4014为CMOS 4000系列“并入串出”移位寄存器，P1-P8为并行数据输入端，CLK为移位脉冲输入端，Q8端为串行数据输出端，P/S为预置控制端：P/S=1时，锁存并行输入数据；P/S=0时，可进行串行移位操作。,KIN:,MOV SCON,#00H,;串行口方式0,CLR ES,;禁止串行中断,SETB P1.0,;锁存并行输入数据,CLR P1.0,;允许串行移位操作,SETB REN,;允许并启动接收（TXD发送移位脉冲）,JNB RI,$,;等待接收完毕,MOV 40H,SBUF,;存入K1K8状态数据,RET,;,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1个停止位。其帧格式：,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。,起始,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,停止,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，把接收到的数据位移入SBUF中，直到停止位到来之后把停止位送入RB8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。,波特率,方式1的波特率是可变的，由定时/计数器T1的计数溢出率来决定。,波特率=2,SMOD,（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。,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：,T1初值=256 2,SMOD,/32 fosc/(12 波特率),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。,解：串行方式1波特率取决于T1溢出率(设SMOD=0)，计算T1定时初值：,T1初值=256(2,0,/32)11059200/(121200)=232=E8H,甲机发送子程序：,TXDA: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