（电）单片机课件：串行口.ppt

1、单片机原理与接口应用单片机原理与接口应用串行通信接口技术串行通信接口技术 MCS51微机联网：微机联网： 单片机与单片机；单片机与单片机；单片机与其他微机之间实现信息共享；单片机与其他微机之间实现信息共享；典型的计算机测量与控制系统构成：典型的计算机测量与控制系统构成： l数据通信方式：并行通信与串行通信数据通信方式：并行通信与串行通信l并行通信：并行通信： 一次传输一次传输8（16、32Bit）l8根数据线，根数据线，1根控制线，根控制线， 1根状态线，地线，根状态线，地线， 共共11根；根；l 特点：速度快，适合近距离传输特点：速度快，适合近距离传输 计算机并口，打印机，计算机并口，打印机

2、，8255 l串行通信：串行通信： 数据一位一位地发送数据一位一位地发送 ，一根发送线，一根接受线，地线，共一根发送线，一根接受线，地线，共3根根l特点：硬件方便，适合距离远，速度要求特点：硬件方便，适合距离远，速度要求不高的场合不高的场合l分类：同步串行通信和异步串行通信分类：同步串行通信和异步串行通信串行通信就是将并行的数据分开后，一位一串行通信就是将并行的数据分开后，一位一位地发送出去，接收方也是一位一位地接位地发送出去，接收方也是一位一位地接收数据，这就需要通信的双方有一个协议，收数据，这就需要通信的双方有一个协议，什么时候开始发送，什么时候发送完毕；什么时候开始发送，什么时候发送完毕

3、；接收方收到的信息是否正确等，而这些信接收方收到的信息是否正确等，而这些信息只能以电平的高低来表示，构成这些位息只能以电平的高低来表示，构成这些位的数据称为一帧。的数据称为一帧。异步串行通信规定了传输数据的结构即帧格异步串行通信规定了传输数据的结构即帧格式：式：起始位起始位 数据位数据位奇偶校验位奇偶校验位 停止位停止位 l1. 起始位：在数据发送线上规定无数据起始位：在数据发送线上规定无数据时电平为时电平为1，当要发送数据时，首先发送，当要发送数据时，首先发送一个低电平一个低电平0，表示数据传送的开始，这，表示数据传送的开始，这就是起始位。就是起始位。l2数据位：真正要传送的数据，可以是数据

4、位：真正要传送的数据，可以是8位、位、10位等多位，数据位是由低位开始，位等多位，数据位是由低位开始，高位结束；高位结束；l3奇偶校验：数据发送完后，发送奇偶奇偶校验：数据发送完后，发送奇偶校验位，以检验数据传送的正确性，这校验位，以检验数据传送的正确性，这种校验方法是有限的，但是容易实现。种校验方法是有限的，但是容易实现。 4.停止位：表示数据传送的结束，可以是停止位：表示数据传送的结束，可以是一位或两位。一位或两位。 l同步通信先发送一个字符，作为同步字符，之后便连续发同步通信先发送一个字符，作为同步字符，之后便连续发送数据，数据之间不能有间隔，直到数据发送完毕。送数据，数据之间不能有间隔

5、，直到数据发送完毕。l速度要比异步通信快速度要比异步通信快l通用异步接受通用异步接受/发送器（发送器（UNIVERSAL ASYNCHRONOUS RECEIVER/TRANSMITTER）：）：lUART：8250 6850 1 单工方式单工方式: 一端是发送端，一端是发送端， 另外一端是接收端：另外一端是接收端： l每端口由一个发送器和接收器，通过开关连接在每端口由一个发送器和接收器，通过开关连接在线路上，数据可以双方交换，但不能同时发送和线路上，数据可以双方交换，但不能同时发送和接收接收. 通信双方用两个独立的收发器单独连接通信双方用两个独立的收发器单独连接,可以同时发可以同时发送和接收

6、数据送和接收数据,因而提高了速度。因而提高了速度。 l单位时间内传送的信息量。以每秒传送单位时间内传送的信息量。以每秒传送的位为单位：的位为单位：l电传机：电传机：10字符字符/秒，秒，1个字符个字符11位，位， l波特率为：波特率为：1011=110（波特）（波特）l位宽：传送过程中平均每位占用时间位宽：传送过程中平均每位占用时间l Td = 9.1ms(1/110) 测控系统中，计算机通信主要采用异步测控系统中，计算机通信主要采用异步串行通信方式，常用的异步串行通信接口串行通信方式，常用的异步串行通信接口标准有三种：标准有三种：RS-232（RS-232A RS-232B RS-232C）

7、RS-449 （RS422 RS423 RS485）20mA电流环电流环1 1. 通信速率和通信距离通信速率和通信距离 这两个方面是相互制约的，降低通信速率，可这两个方面是相互制约的，降低通信速率，可以提高通信距离以提高通信距离 RS-232C：速率：速率：20Kbit/S， 最大通信距离最大通信距离 ： 15m RS422： 10Mbit/s， : 300m 90Kbit/s， ：1200m1 2. 抗干扰能力抗干扰能力 采用标准的通信接口，本身具有一定的抗采用标准的通信接口，本身具有一定的抗干扰能力，但是工业现场的情况往往很恶干扰能力，但是工业现场的情况往往很恶劣，因而要根据具体情况进行选

8、择。劣，因而要根据具体情况进行选择。 RS232C：一般场合：一般场合 RS422： 共模信号比较强共模信号比较强 光纤：光纤： 电磁干扰较强电磁干扰较强美国电子工业协会（美国电子工业协会（EIA）公布的一种异步通信）公布的一种异步通信标准：标准：RS232C标准：标准：设备之间通信的距离不大于设备之间通信的距离不大于15米米最大传输速率最大传输速率20KB/S采用负逻辑：采用负逻辑：“1” 5V 15V “0” +5V + 15V不带负载时输出电平：不带负载时输出电平：25V +25V输出短路电流：输出短路电流： 0.5A最大负载电容最大负载电容: 2500pF TTL电平可以由专用集成电路

9、转换成电平可以由专用集成电路转换成RS232C标准标准; 如如: MC1488 或或 75188 TTL RS232CMC1489 或或 75189 RS232C TTL由于由于MC1488需要采用需要采用12V电源，一般在单片机通信中大电源，一般在单片机通信中大量使用的是只需要量使用的是只需要+5V电源、具有发送和接收的一体化芯电源、具有发送和接收的一体化芯片，如：片，如：MAX232、ICL232、ADM202等。等。 内部有两路接收器内部有两路接收器和发送器和发送器具有电源变换电路具有电源变换电路 RS232C通信距离很短，通信距离很短，RS422通信距离不过通信距离不过1200米；米；

10、更长距离需采用调制与解调。更长距离需采用调制与解调。 8051有一个可编程的全双工串行通信接口，有一个可编程的全双工串行通信接口，它可作它可作UART用，也可作同步移位寄存器，用，也可作同步移位寄存器，其帧格式可有其帧格式可有8位、位、10位或位或ll位，位，并能设置各种波特率，给使用者带来很大并能设置各种波特率，给使用者带来很大的灵活性。的灵活性。 805l通过引脚通过引脚RXD(P30，串行数据接收，串行数据接收端端)和引脚和引脚TXD(P3.l，串行数据发送端，串行数据发送端)与与外界进行通信。外界进行通信。图中有两个物理上独立的接收、发送缓冲图中有两个物理上独立的接收、发送缓冲器器SB

11、UF，它们占用同一地址，它们占用同一地址99H，可同，可同时发送、接收数据。时发送、接收数据。发送缓冲器只能写入，不能读出，发送缓冲器只能写入，不能读出，接收缓冲器只能读出、不能写入。接收缓冲器只能读出、不能写入。 l 串行发送与接收的速率与移位时钟同步。串行发送与接收的速率与移位时钟同步。80518051用定时器用定时器T1T1作为串行通信的波特率发生器，作为串行通信的波特率发生器，T1T1溢出率经溢出率经2 2分频分频( (或不分频或不分频) )又经又经1616分频作为分频作为串行发送或接收的移位脉冲。移位脉冲的速率串行发送或接收的移位脉冲。移位脉冲的速率即是波特率。即是波特率。 l接收器

12、是双缓冲结构，在前接收器是双缓冲结构，在前个字节被从接收个字节被从接收缓冲器缓冲器SBUFSBUF读出之前，第二个字节即开始被读出之前，第二个字节即开始被接收接收( (串行输入至移位寄存器串行输入至移位寄存器) )，但是，在第二，但是，在第二个字节接收完毕而前个字节接收完毕而前个字节个字节CPUCPU未读取时会未读取时会丢失前一个字节。丢失前一个字节。 l 串行口的发送和接收都是以特殊功能寄存器串行口的发送和接收都是以特殊功能寄存器SBUF的名义进行读或写的，当向的名义进行读或写的，当向SBUF发发“写写”命令时命令时(执行执行MOV SBUF，A指令指令)，即是向发，即是向发送缓冲器送缓冲器

13、SBUF装载并开始由装载并开始由TXD引脚向外发引脚向外发送一帧数据，发送完便使发送中断标志位送一帧数据，发送完便使发送中断标志位TI1。 l在满足串行口接收中断标志位在满足串行口接收中断标志位RIRISCONSCON0 00 0的条件下，置允许接的条件下，置允许接收位收位REN(SCONREN(SCON4)4)1 1就会启动接收就会启动接收一帧数据进入输入移位寄存器，并装载一帧数据进入输入移位寄存器，并装载到接收到接收SBUFSBUF中，同时使中，同时使RIRIl l。l当发读当发读SBUFSBUF命令时命令时( (执行执行MOV AMOV A，SBUFSBUF指令指令) )，即是由接收缓冲器，即是由接收缓冲器(SBUF)(SBUF)取出信息通过取出信息通过80518051内部总线送内部总线送CPUCPU。 l对于发送缓冲器，因为发送时对于发送缓冲器，因为发送时CPU是主是主动的动的,不会发生重迭错误，所以不需要用不会发生重迭错误，所以不需要用双缓冲结构来保持最大传送速率。双缓冲结构来保持最大传送速率。 l8051串行口是一个可编程接口，对它的串行口是一个可编程接口，对它的编程只用两个控制字分别写入特殊功能编程只用两个控制字分别写入特殊功能寄存器：寄存器：l串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCON(98H)l电源控制寄存器电源控制寄存器PCON(97H)