单片机课件-数据通信.ppt

1、 第八章第八章 数据通信数据通信本章学习目标本章学习目标了解通信的有关概念了解通信的有关概念掌握串行通信的原理及应用掌握串行通信的原理及应用掌握常见串行接口掌握常见串行接口(RS232/RS485/SPI/I2C)的原理的原理及应用方法及应用方法掌握单片机并行接口的扩展方法掌握单片机并行接口的扩展方法8.1 通信的有关概念通信：计算机的通信：计算机的CPU与外部设备之间，以及计与外部设备之间，以及计算机和计算机之间的信息交换。算机和计算机之间的信息交换。通信分类：并行通信和串行通信通信分类：并行通信和串行通信并行通信并行通信以字节（以字节（Byte）或字节的倍数为传输单位）或字节的倍数为传输单

2、位一次传送一个或一个以上字节的数据，数据的一次传送一个或一个以上字节的数据，数据的各位同时进行传送各位同时进行传送适合于外部设备与微机之间进行近距离、大量适合于外部设备与微机之间进行近距离、大量和快速的信息交换。计算机的各个总线传输数和快速的信息交换。计算机的各个总线传输数据时就是以并行方式进行的。据时就是以并行方式进行的。并行通信的特点并行通信的特点就是传输速度快，但当距离较就是传输速度快，但当距离较远、位数较多时，通信线路复杂且成本高。远、位数较多时，通信线路复杂且成本高。串行通信串行通信通信双方使用一根或两根数据信号线相连，同通信双方使用一根或两根数据信号线相连，同一时刻，数据在一根数据

3、信号线上一位一位地一时刻，数据在一根数据信号线上一位一位地顺序传送，每一位数据都占据一个固定的时间顺序传送，每一位数据都占据一个固定的时间长度。长度。与并行通信相比，与并行通信相比，串行通信的优点串行通信的优点是传输线少、是传输线少、成本低、适合远距离传送及易于扩展。缺点是成本低、适合远距离传送及易于扩展。缺点是速度慢、传输时间长等。速度慢、传输时间长等。如计算机上常用的如计算机上常用的COM设备、设备、USB设备和网络设备和网络通信等设备都采用串行通信。通信等设备都采用串行通信。一一、串行通信的相关概念串行通信的相关概念1 、串行通信的分类串行通信的分类（1）按照串行数据的同步方式分类）按照

4、串行数据的同步方式分类按照串行数据的同步方式，串行通信可以分为按照串行数据的同步方式，串行通信可以分为同步通信同步通信和和异步通信异步通信两类两类1）异步通信）异步通信在异步通信在异步通信(Asynchronous Communication)方方式中，接收器和发送器使用各自的时钟，它们式中，接收器和发送器使用各自的时钟，它们的工作是非同步的。的工作是非同步的。在异步传送中，每一个字符要用起始位和停止在异步传送中，每一个字符要用起始位和停止位作为字符开始和结束的标志，以位作为字符开始和结束的标志，以字符为单位字符为单位一个个地发送和接收。一个个地发送和接收。典型的异步通信格式如图所示。典型的异

5、步通信格式如图所示。 0/10/1100/110/10/10/10/10/10/10/10/10/10/10/10低位高位第 n 个字符第 n-1 个字符第 n1 个字符7位数据停止位奇偶校验起始位奇偶校验停止位起始位7位数据下降沿指出下一个字符的开始a)数据字为7位ASCII码时的通信格式00/10/10/10/10/10/10/10/10/10/101111第 n 个字符起始位低位高位奇偶校验停止位空闲位下降沿指出下一个字符的开始第 n1 个字符位的时间长度取决于波特率b)有空闲位时的通信格式7位数据起始位图图8-1 异步通信的格式异步通信的格式异步传送时，每个字符的组成格式异步传送时，每

6、个字符的组成格式首先用一个起始位表示字符的开始；首先用一个起始位表示字符的开始；后面紧跟着的是字符的数据字，数据字通常是后面紧跟着的是字符的数据字，数据字通常是7位或位或8位数据（低位在前，高位在后），在数位数据（低位在前，高位在后），在数据字中可根据需要加入奇偶校验位；据字中可根据需要加入奇偶校验位；最后是停止位，其长度可以是一位或两位。串最后是停止位，其长度可以是一位或两位。串行传送的数据字加上成帧信号的起始位和停止行传送的数据字加上成帧信号的起始位和停止位就形成了一个串行传送的帧。位就形成了一个串行传送的帧。起始位用逻辑起始位用逻辑“0”低电平表示，停止位用逻辑低电平表示，停止位用逻辑“

7、1”高电平表示。高电平表示。图图a所示为数据字为所示为数据字为7位的位的ASCII码，码，第第8位是奇偶位是奇偶校验位，加上起始位、停止位，一个字符帧由校验位，加上起始位、停止位，一个字符帧由10位组成。位组成。形成帧信号后，字符便一个一个地进行形成帧信号后，字符便一个一个地进行传送。传送。 0/10/1100/110/10/10/10/10/10/10/10/10/10/10/10低位高位第 n 个字符第 n-1 个字符第 n1 个字符7位数据停止位奇偶校验起始位奇偶校验停止位起始位7位数据下降沿指出下一个字符的开始a)数据字为7位ASCII码时的通信格式在异步传送中，字符间隔不固定，在停止

8、位后可在异步传送中，字符间隔不固定，在停止位后可以加空闲位，以加空闲位，空闲位用高电平表示空闲位用高电平表示，用于等待发，用于等待发送。这样，接收和发送可以随时进行，不受时间送。这样，接收和发送可以随时进行，不受时间的限制。图的限制。图b为有空闲位的情况。为有空闲位的情况。00/10/10/10/10/10/10/10/10/10/101111第 n 个字符起始位低位高位奇偶校验停止位空闲位下降沿指出下一个字符的开始第 n1 个字符位的时间长度取决于波特率b)有空闲位时的通信格式7位数据起始位在异步数据传送中，通信双方必须约定好两项在异步数据传送中，通信双方必须约定好两项事宜：事宜： 字符格式

9、。字符格式。包括字符的编码形式、奇偶校验以及包括字符的编码形式、奇偶校验以及起始位和停止位的规定。起始位和停止位的规定。通信速率。通信速率。通信速率通常使用通信速率通常使用比特率比特率来表示。来表示。 比特率是数字信号的传输速率，它用单位时间比特率是数字信号的传输速率，它用单位时间内传输的二进制代码的有效位内传输的二进制代码的有效位(bit)数来表示，数来表示，其单位为每秒比特数其单位为每秒比特数bit/s(bps)、每秒千比特数、每秒千比特数(Kbps)或每秒兆比特数或每秒兆比特数(Mbps)来表示。来表示。 12/367波特率与比特率波特率与比特率波特率指数据信号对载波的调制速率，它用单波

10、特率指数据信号对载波的调制速率，它用单位时间内载波调制状态改变次数来表示，其单位时间内载波调制状态改变次数来表示，其单位为波特位为波特(Baud)。波特率与比特率的关系是比特率波特率与比特率的关系是比特率=波特率波特率单单个调制状态对应的二进制位数。个调制状态对应的二进制位数。在信息传输通道中，携带数据信息的信号单元在信息传输通道中，携带数据信息的信号单元叫码元，每秒钟通过信道传输的码元数称为码叫码元，每秒钟通过信道传输的码元数称为码元传输速率，简称波特率。波特率是传输通道元传输速率，简称波特率。波特率是传输通道频宽的指标。频宽的指标。13/367例如，数据传送速率为例如，数据传送速率为120

11、字符字符/秒（这个速率秒（这个速率可以称为波特率），而每一个字符为可以称为波特率），而每一个字符为10位，则位，则其传送的比特率为其传送的比特率为10120=1200位位/秒秒=1200比比特。特。在后面的描述中，为了适应习惯用法，将比特在后面的描述中，为了适应习惯用法，将比特率和波特率统一使用波特率来表示。率和波特率统一使用波特率来表示。2）同步通信）同步通信同步通信同步通信(Synchronous Communication）是一）是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传送一帧信息。这里的信息帧和异步通信中的传送一帧信息。这里的信息帧和异步通信

12、中的字符帧不同，通常含有字符帧不同，通常含有若干个数据字符若干个数据字符。根据控制规程，数据格式分为根据控制规程，数据格式分为面向字符面向字符及及面向面向比特比特两种。两种。面向字符型的数据格式面向字符型的数据格式面向字符型的同步通信数据格式可采用面向字符型的同步通信数据格式可采用单同步单同步、双同步双同步和和外同步外同步三种数据格式，如图所示。三种数据格式，如图所示。图8-2 面向字符型同步通信数据格式单同步、双同步单同步、双同步单同步和双同步均由单同步和双同步均由同步字符同步字符、数据字符数据字符和和校校验字符验字符CRC等三部分组成。等三部分组成。单同步是指在传送数据之前先传送单同步是指

13、在传送数据之前先传送一一个同步字个同步字符符“SYNC”，双同步则先传送，双同步则先传送两个两个同步字符同步字符“SYNC”。外同步外同步外同步通信的数据格式中没有同步字符，而是外同步通信的数据格式中没有同步字符，而是用一条专用控制线来传送用一条专用控制线来传送同步字符同步字符，使接收端，使接收端及发送端实现同步。当每一帧信息结束时均用及发送端实现同步。当每一帧信息结束时均用两个字节的循环控制码两个字节的循环控制码CRC为结束。为结束。面向比特型的数据格式面向比特型的数据格式根据同步数据链路控制规程（根据同步数据链路控制规程（SDLC），面向），面向比特型的数据每帧由比特型的数据每帧由六个部分

14、六个部分组成。组成。第一部分是开始标志第一部分是开始标志“7EH”；第二部分是一个字节的地址场；第二部分是一个字节的地址场；第三部分是一个字节的控制场；第三部分是一个字节的控制场；第四部分是需要传送的数据，数据都是位（第四部分是需要传送的数据，数据都是位（bit）的集合；的集合；第五部分是两个字节的循环控制玛第五部分是两个字节的循环控制玛CRC；最后部分又是最后部分又是“7EH”，作为结束标志。，作为结束标志。面向比特型的数据格式如图所示。面向比特型的数据格式如图所示。注意：在注意：在SDLC规程中不允许在数据段和规程中不允许在数据段和CRC段中出段中出现六个现六个“1”，否则会误认为是结束标

15、志。要求在发送，否则会误认为是结束标志。要求在发送端进行检验，当连续出现五个端进行检验，当连续出现五个 “1”时，则立即插入时，则立即插入一个一个“0”，到接收端要将这个插入的，到接收端要将这个插入的“0”去掉，恢复去掉，恢复原来的数据，保证通信的正常进行。原来的数据，保证通信的正常进行。 图图8-3 面向比特型同步通信数据格式面向比特型同步通信数据格式同步通信优缺点同步通信优缺点数据传输速率较高，通常可达数据传输速率较高，通常可达56000bps或更高，或更高，适用于传送信息量大、传送速率高的系统中，适用于传送信息量大、传送速率高的系统中，缺点是要求发送时钟和接收时钟保持严格同步，缺点是要求

16、发送时钟和接收时钟保持严格同步，故发送时钟除应和发送波特率保持一致外，还故发送时钟除应和发送波特率保持一致外，还要求把它同时传送到接收端去。要求把它同时传送到接收端去。（2）按照数据的传送方向分类）按照数据的传送方向分类按照数据传送方向，串行通信可分为按照数据传送方向，串行通信可分为单工单工、半半双工双工和和全双工全双工三种方式。三种方式。图图a为为单工通信方式单工通信方式（Simplex）。）。A为发送站，为发送站，B为接收站，数据只能能由为接收站，数据只能能由A发至发至B，而不能由，而不能由B传送到传送到A。 单工通信类似无线电广播，电台发送信号，单工通信类似无线电广播，电台发送信号，收音

17、机接收信号，收音机永远不能发送信号。收音机接收信号，收音机永远不能发送信号。 ABa)单工通信方式图图b为为半双工通信方式半双工通信方式（Half Duplex）。数据）。数据可以从可以从A发送到发送到B，也可以由，也可以由B发送到发送到A。不过，。不过，由于使用一根线连接，发送和接收不可能同时由于使用一根线连接，发送和接收不可能同时进行，同一时间只能作一个方向的传送，其传进行，同一时间只能作一个方向的传送，其传送方向由收发控制开关送方向由收发控制开关K来控制。来控制。 半双工通信方式类似对讲机，某时刻半双工通信方式类似对讲机，某时刻A发送发送B接收，另一时刻接收，另一时刻B发送发送A接收，双

18、方不能同时进行接收，双方不能同时进行发送和接收。发送和接收。 KKABb)半双工通信方式图图c为为全双工通信方式全双工通信方式（Full Duplex）。在这）。在这种方式中，分别用种方式中，分别用2根独立的传输线来连接发根独立的传输线来连接发送方和接收方，送方和接收方，A、B既可同时发送，又可同既可同时发送，又可同时接收。时接收。 全双工通信工方式类似电话机，双方可以全双工通信工方式类似电话机，双方可以同时进行数据的发送和接收。同时进行数据的发送和接收。ABc)全双工通信方式图所示为图所示为主从多终端通信方式主从多终端通信方式。A可以向多个可以向多个终端（终端（B、C、D）发出信息。在）发出

19、信息。在A允许的条允许的条件下，可以控制管理件下，可以控制管理B、C、D等在不同的时间等在不同的时间向向A发出信息。发出信息。 根据数据传送的方向又分为多终端半双根据数据传送的方向又分为多终端半双工通信和多终端全双工通信。工通信和多终端全双工通信。ADCBADCBa)多终端半双工通信方式b)多终端全双工通信方式2、串行接口、串行接口作用作用：串行通信中的数据是一位一位依次传送：串行通信中的数据是一位一位依次传送的，而计算机中数据是并行传送的。因此，发的，而计算机中数据是并行传送的。因此，发送端必须把并行数据变成串行才能传送，接收送端必须把并行数据变成串行才能传送，接收端接收到的串行数据又需要变

20、换成并行数据才端接收到的串行数据又需要变换成并行数据才可以送给计算机。上述并可以送给计算机。上述并串或串串或串并的转换并的转换既可以用软件实现，也可用硬件实现。既可以用软件实现，也可用硬件实现。由于用软件实现会使由于用软件实现会使CPU的负担增加，目前往的负担增加，目前往往往用硬件（串行接口）完成这种转换。用硬件（串行接口）完成这种转换。串行接口通过系统总线和串行接口通过系统总线和CPU相连，如图所示。相连，如图所示。CPU控制寄存器状态寄存器数据输入寄存器数据输出寄存器串入并出并入串出地址译码器数据总线RXRDYTXRDY复位IORIOWAEN地址总线CSC/D接收时钟发送时钟串行数据输入串

21、行数据输出MODEM控制串行接口图8-6 CPU与串行接口的连接串行接口主要由串行接口主要由4部分组成部分组成数据输入寄存器。数据输入寄存器。在输入过程中，串行数据一在输入过程中，串行数据一位一位地从传输线进入串行接口的接收移位寄位一位地从传输线进入串行接口的接收移位寄存器，经过串入并出电路的转换，当接收完一存器，经过串入并出电路的转换，当接收完一个字符之后，数据就从接收移位寄存器传送到个字符之后，数据就从接收移位寄存器传送到数据输入缓冲器，等待数据输入缓冲器，等待CPU读取。读取。数据输出寄存器。数据输出寄存器。当当CPU输出数据时，先送到输出数据时，先送到数据输出缓冲器，然后，数据由输出寄

22、存器传数据输出缓冲器，然后，数据由输出寄存器传到发送移位寄存器，经过并入串出电路转换一到发送移位寄存器，经过并入串出电路转换一位一位地通过输出传输线送到外设。位一位地通过输出传输线送到外设。串行接口主要由串行接口主要由4部分组成部分组成状态寄存器。状态寄存器。状态寄存器用来存放外设运行的状态寄存器用来存放外设运行的状态信息，状态信息，CPU通过访问这个寄存器来了解某通过访问这个寄存器来了解某个外设的状态，进而控制外设的工作，以便与个外设的状态，进而控制外设的工作，以便与外设进行数据交换。外设进行数据交换。控制寄存器。控制寄存器。串行接口中有一个控制寄存器，串行接口中有一个控制寄存器，CPU对外

23、设设置的工作方式命令、操作命令都对外设设置的工作方式命令、操作命令都存放在控制寄存器中，通过控制寄存器控制外存放在控制寄存器中，通过控制寄存器控制外设运行。设运行。串行接口基本工作原理串行接口基本工作原理串行发送时，串行发送时，CPU通过数据总线把通过数据总线把8位并行数位并行数据送到数据输出寄存器，然后送给并行输入据送到数据输出寄存器，然后送给并行输入/串串行输出移位寄存器，并在发送时钟和发送控制行输出移位寄存器，并在发送时钟和发送控制电路控制下通过串行数据输出端一位一位串行电路控制下通过串行数据输出端一位一位串行发送出去。起始位和停止位是由串行接口在发发送出去。起始位和停止位是由串行接口在

24、发送时自动添加上去的。串行接口发送完一帧后送时自动添加上去的。串行接口发送完一帧后产生中断请求，产生中断请求，CPU响应后可以把下一个字符响应后可以把下一个字符送到发送数据缓冲器。送到发送数据缓冲器。串行接口基本工作原理串行接口基本工作原理串行接收时，串行接收时，串行接口监视串行数据输入端，串行接口监视串行数据输入端，并在检测到有一个低电平（起始位）时就开始并在检测到有一个低电平（起始位）时就开始一个新的字符接收过程。串行接口每接收到一一个新的字符接收过程。串行接口每接收到一位二进制数据位后就使接收移位寄存器（即串位二进制数据位后就使接收移位寄存器（即串行输入并行输出寄存器）左移一次，连续接收

25、行输入并行输出寄存器）左移一次，连续接收到一个字符后将其并行传送到数据输入寄存器，到一个字符后将其并行传送到数据输入寄存器，并产生中断促使并产生中断促使CPU从中取走所接收的字符。从中取走所接收的字符。常见的串行接口芯常见的串行接口芯片称为通用异步接片称为通用异步接收 器收 器 / 发 送 器发 送 器UART(Universal A s y n c h r o n o u s Receiver/Transmitter)，其内部结构如图，其内部结构如图8-7所示。所示。WRRESETCONTROLTXC奇偶错溢出错帧错RXCTBEDATA BusRXDTXDRDCSINOUTPEOEFE接收移

26、位寄存器接收数据缓冲器发送缓冲器空发送移位寄存器发送数据缓冲器INT图8-7 硬件UART的结构UART中中3种出错标志：种出错标志：奇偶错误（奇偶错误（Parity error）。）。为了检测传送中可为了检测传送中可能发生的错误，能发生的错误，UART在发送时会检查每个要在发送时会检查每个要传送的字符中的传送的字符中的“1”的个数，自动在奇偶校验的个数，自动在奇偶校验位上添加位上添加“1”或或“0”，使得，使得“1”的总和（包括的总和（包括奇偶校验位）在偶校验时为偶数，奇校验时为奇偶校验位）在偶校验时为偶数，奇校验时为奇数。奇数。UART在接收时会检查字符中的每一位在接收时会检查字符中的每一

27、位（包括奇偶校验位），计算其（包括奇偶校验位），计算其“1”的总和是否的总和是否符合奇偶检验的要求，以确定是否发生传送错符合奇偶检验的要求，以确定是否发生传送错误。误。UART中中3种出错标志：种出错标志：帧错误（帧错误（Frame error），），表示字符格式不符合规表示字符格式不符合规定。虽然接收端和发送端的时钟没有直接的联系，定。虽然接收端和发送端的时钟没有直接的联系，但是因为接收端总是在每个字符的起始位处进行但是因为接收端总是在每个字符的起始位处进行一次重新定位，因此，必须要保证每次采样都对一次重新定位，因此，必须要保证每次采样都对应一个数据位。如果接收时钟和发送时钟的频率应一个数据

28、位。如果接收时钟和发送时钟的频率相差太大，引起在起始位之后刚采样几次就造成相差太大，引起在起始位之后刚采样几次就造成错位时，会出现采样造成的接收错误。如果遇到错位时，会出现采样造成的接收错误。如果遇到这种情况，就会出现停止位（按规定应为高电平）这种情况，就会出现停止位（按规定应为高电平）为低电平（此情况下，未必每个停止位都是低电为低电平（此情况下，未必每个停止位都是低电平），从而引起信息帧格式错误，帧错误标志平），从而引起信息帧格式错误，帧错误标志FE置位。置位。UART中中3种出错标志：种出错标志：溢出（丢失）错误（溢出（丢失）错误（Overrun error）。）。UART是一种双缓冲器结

29、构。是一种双缓冲器结构。UART接收端在接收到接收端在接收到第一个字符后便放入接收数据缓冲器，然后就第一个字符后便放入接收数据缓冲器，然后就继续从继续从RXD线上接收第二个字符，并等待线上接收第二个字符，并等待CPU从接收数据缓冲器中取走第一个字符。如果从接收数据缓冲器中取走第一个字符。如果CPU很忙，一直没有机会取走第一个字符，以很忙，一直没有机会取走第一个字符，以致接收到的第二字符进入接收数据缓冲器而造致接收到的第二字符进入接收数据缓冲器而造成第一个字符被丢失，于是产生了溢出错误，成第一个字符被丢失，于是产生了溢出错误，UART自动使溢出错误标志自动使溢出错误标志OE置位。置位。36/36

30、7二二、并行通信中的相关概念、并行通信中的相关概念1、并行接口、并行接口定义定义：实现并行通信的接口电路：实现并行通信的接口电路分类分类：输入并行接口、输出并行接口和输入：输入并行接口、输出并行接口和输入/输出并行接口。输出并行接口。并行通信以同步方式传输，其并行通信以同步方式传输，其特点特点是：传输速是：传输速度快；硬件开销大；适合近距离传输。度快；硬件开销大；适合近距离传输。37/367并行接口传输信息并行接口传输信息状态信息。状态信息。状态信息表示外设当前所处的工作状态信息表示外设当前所处的工作状态。例如，准备好信号状态。例如，准备好信号“READY”=1表示输表示输入接口已经准备好，可

31、以和入接口已经准备好，可以和CPU交换数据；忙交换数据；忙信号信号“BUSY”=1表示接口正在传输信息，表示接口正在传输信息，CPU需要等待。需要等待。控制信息。控制信息。控制信息是由控制信息是由CPU发出的，用于控发出的，用于控制外设接口的工作方式以及外设的启动和复位制外设接口的工作方式以及外设的启动和复位等。等。数据信息。数据信息。CPU与并行接口交换的主要内容。与并行接口交换的主要内容。38/367一个典型的并行接口与一个典型的并行接口与CPU、外设连接图如图、外设连接图如图所示。所示。CPU输入设备控制寄存器输入缓冲寄存器输出缓冲寄存器状态寄存器输出设备数据总线读出信号写入信号复位准备

32、好中断请求地址译码地址片选A1A0数据输入准备好数据输入回答数据输入数据输入数据输出准备好数据输出回答并行接口图8-8 典型并行接口电路图39/3672、并行接口电路组成、并行接口电路组成输入缓冲寄存器。输入缓冲寄存器。输入数据缓冲器主要功能是输入数据缓冲器主要功能是负责接收设备送来的数据，负责接收设备送来的数据，CPU通过读操作指通过读操作指令令IN执行读操作，从输入数据缓冲器读取数据。执行读操作，从输入数据缓冲器读取数据。输出缓冲寄存器。输出缓冲寄存器。输出数据缓冲器主要功能是输出数据缓冲器主要功能是负责接收负责接收CPU送来的数据，如果设备处于空闲送来的数据，如果设备处于空闲状态，则从输

33、出数据缓冲器取走数据，接口通状态，则从输出数据缓冲器取走数据，接口通知知CPU进行下一次输出操作。进行下一次输出操作。40/3672、并行接口电路组成、并行接口电路组成状态寄存器。状态寄存器。状态寄存器用来存放外设运行状状态寄存器用来存放外设运行状态信息，态信息，CPU通过访问状态寄存器来了解外设通过访问状态寄存器来了解外设状态，进而控制外设的工作。状态，进而控制外设的工作。控制寄存器。控制寄存器。并行接口中有一个控制寄存器，并行接口中有一个控制寄存器，CPU对外设设置的工作方式命令、操作命令都对外设设置的工作方式命令、操作命令都存放在控制寄存器中，通过控制寄存器控制外存放在控制寄存器中，通过

34、控制寄存器控制外设的运行。设的运行。数据信息。数据信息。CPU与并行接口交换的主要内容。与并行接口交换的主要内容。41/3673、并行通信接口的基本输入、并行通信接口的基本输入/输出工作过程输出工作过程（1）输入过程）输入过程外设首先将并行传输的数据放到外设与接口之外设首先将并行传输的数据放到外设与接口之间的数据总线上，并使间的数据总线上，并使“数据输入准备好数据输入准备好”状状态选通信号有效，该选通信号使数据输入到接态选通信号有效，该选通信号使数据输入到接口的输入数据缓冲器内。口的输入数据缓冲器内。当数据写入输入数据缓冲器后，接口使当数据写入输入数据缓冲器后，接口使“数据数据输入应答输入应答

35、”信号有效，作为对外设输入的响应。信号有效，作为对外设输入的响应。外设收到此信号后，便撤销输入数据和外设收到此信号后，便撤销输入数据和“数据数据输入准备好输入准备好”信号。信号。42/367数据到达接口后，接口在状态寄存器中设置数据到达接口后，接口在状态寄存器中设置“输入准备好输入准备好”状态位，以便状态位，以便CPU进行查询；进行查询；接口也可以在此时向接口也可以在此时向CPU发送中断请求，表示发送中断请求，表示数据已输入到接口。数据已输入到接口。CPU既可以用查询程序方式，也可以用程序中既可以用查询程序方式，也可以用程序中断方式来读取接口中的数据。断方式来读取接口中的数据。CPU从输入缓冲

36、器中读取数据后，接口自动清从输入缓冲器中读取数据后，接口自动清除状态寄存器中除状态寄存器中“输入准备好输入准备好”状态位，并使状态位，并使数据总线处于高阻状态。至此，一个数据的传数据总线处于高阻状态。至此，一个数据的传送结束。送结束。43/367（2）输出过程）输出过程当外设从接口取走数据后，接口就会将状态寄当外设从接口取走数据后，接口就会将状态寄存器中存器中“输出准备好输出准备好”状态位置状态位置1，表示，表示CPU当前可以向接口输出数据，这个状态位可供当前可以向接口输出数据，这个状态位可供CPU进行查询。进行查询。接口此时也可以向接口此时也可以向CPU发中断请求。发中断请求。CPU既可既可

37、以用查询程序方式，也可以用程序中断方式向以用查询程序方式，也可以用程序中断方式向接口输出数据。接口输出数据。当当CPU将数据送到输出缓冲器后，接口自动清将数据送到输出缓冲器后，接口自动清除除“输出准备好输出准备好”状态位，并将数据送往外设状态位，并将数据送往外设的数据线上，同时，接口将给外设发送的数据线上，同时，接口将给外设发送“启动启动信号信号”来启动外设接收数据。来启动外设接收数据。44/367外设被启动后，开始接收数据，并向接口发外设被启动后，开始接收数据，并向接口发“数据输出应答数据输出应答”信号。信号。接口收到此信号，便将状态寄存器中的接口收到此信号，便将状态寄存器中的“输出输出准备

38、好准备好”状态位置状态位置1，以便，以便CPU输出下一个数输出下一个数据。据。8.2 串行接口串行接口一一、单片机的串行接口、单片机的串行接口 STC15F2K60S2单片机具有单片机具有2个采用个采用UART工工作方式的全双工串行通信接口（作方式的全双工串行通信接口（串口串口1和串口和串口2）。）。 每个串口由每个串口由2个数据缓冲器、个数据缓冲器、1个移位寄存个移位寄存器、器、1个串行控制寄存器和一个波特率发生器等个串行控制寄存器和一个波特率发生器等组成。组成。每个串口的数据缓冲器由串行接收缓冲器和发送每个串口的数据缓冲器由串行接收缓冲器和发送缓冲器构成，它们在物理上是独立的，既可以接缓冲

39、器构成，它们在物理上是独立的，既可以接收数据也可以发送数据，还可以同时发送和接收收数据也可以发送数据，还可以同时发送和接收数据。数据。接收缓冲器只能读出，不能写入，而发送缓冲器接收缓冲器只能读出，不能写入，而发送缓冲器则只能写入，不能读出。它们共用一个地址号。则只能写入，不能读出。它们共用一个地址号。串口串口1的接收缓冲器和发送缓冲器共用一个地址的接收缓冲器和发送缓冲器共用一个地址号（号（99H）；）；串口串口2的接收缓冲器和发送缓冲器共用一个地址的接收缓冲器和发送缓冲器共用一个地址号（号（9BH）。）。 47/367STC15F2K60S2的串行口既可以用于串行异步的串行口既可以用于串行异步

40、通信，也可以构成同步移位寄存器。通信，也可以构成同步移位寄存器。如果在串行口的输入如果在串行口的输入/输出引脚上加上电平转换输出引脚上加上电平转换器，可以方便地构成标准的器，可以方便地构成标准的RS-232接口。接口。STC15F2K60S2单片机的串行口有单片机的串行口有4种工作方式，种工作方式，有的工作方式的波特率是可变的。用户用软件有的工作方式的波特率是可变的。用户用软件编程的方法在串行控制寄存器中写入相应的控编程的方法在串行控制寄存器中写入相应的控制字节，即可改变串行口的波特率和工作方式。制字节，即可改变串行口的波特率和工作方式。1、串行接口的寄存器、串行接口的寄存器与串行接口与串行接

41、口1相关的寄存器有相关的寄存器有：SCON、PCON、AUXR、SBUF、TMOD、TL1、TH1、TCON、IE、IP、CLK_DIV、P_SW2、SADEN和和SADDR。与串行接口与串行接口2相关的寄存器有相关的寄存器有：S2CON、S2BUF、T2H、T2L、AUXR、IE2、IP2和和AUXR1。（1）串口）串口1控制寄存器控制寄存器SCONSCON（地址为（地址为98H，复位值为，复位值为00H）用于确）用于确定串口定串口1的操作方式和控制串口的操作方式和控制串口1的某些功能，的某些功能，也可用于发送和接收第也可用于发送和接收第9个数据位（个数据位（TB8、RB8），并设有接收和发

42、送中断标志（），并设有接收和发送中断标志（RI及及TI）位。位。SCON各位的定义如下各位的定义如下 ：位号位号D7D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 0位名称位名称SM0/FESM1SM2RENTB8RB8TIRI位号位号D7D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 0位名称位名称SM0/FESM1SM2RENTB8RB8TIRI1）SM0/FE： PCON寄存器中的寄存器中的SMOD0=1时，该位用于帧错误时，该位用于帧错误检测，当检测到一个无效停止位时，检测，当检测到一个无效停止位时，FE置置1。它。它必须由软件清零。必须由软件清零。 PCON寄存器中的寄存器中的SMOD0=0时，时，

43、 SM0/FE位和位和SM1一起指定串行通信的工作方式。一起指定串行通信的工作方式。(如下表）如下表） 表中表中SYSclk为振荡器频率为振荡器频率表表8-1 串行通信的工作方式串行通信的工作方式2）SM2：多机通信控制位。：多机通信控制位。 多机通信时单片机工作于方式多机通信时单片机工作于方式2或方式或方式3。SM2位是进位是进行主从多机通信的控制位。行主从多机通信的控制位。 当进行主从式通信时，开始各个从机都应置当进行主从式通信时，开始各个从机都应置SM2=1。主机发出的第一帧信息是地址帧信息（数据帧的第主机发出的第一帧信息是地址帧信息（数据帧的第9数据位为数据位为1），此时各个从机接收到

44、地址帧信息后都），此时各个从机接收到地址帧信息后都能产生中断，并进入各自的中断服务程序。能产生中断，并进入各自的中断服务程序。位号位号D7D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 0位名称位名称SM0/FESM1SM2RENTB8RB8TIRI只有被寻址的从机（地址与从主机发出的地址号相符）只有被寻址的从机（地址与从主机发出的地址号相符）在中断服务程序中使在中断服务程序中使SM2=0，为从机接收主机发出的，为从机接收主机发出的数据帧信息（第数据帧信息（第9数据位为数据位为0）作准备。而其他从机仍）作准备。而其他从机仍然维持然维持SM2=1，对主机以后发出的数据帧信息，将不，对主机以后发出的数据帧

45、信息，将不会产生中断申请，从而不会接收后续的数据帧信息。会产生中断申请，从而不会接收后续的数据帧信息。在方式在方式1时，如时，如SM2=1，则只有在接收到有效停止位，则只有在接收到有效停止位时才能激发中断标志（时才能激发中断标志（RI=1），如没有接收到有效停），如没有接收到有效停止位，则止位，则RI仍然为仍然为0。如果使用方式。如果使用方式0，则，则SM2应为应为0。3）REN：允许接收控制位。：允许接收控制位。 1：允许串行口接收数据；：允许串行口接收数据； 0：禁止串行口接收数据。：禁止串行口接收数据。位号位号D7D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 0位名称位名称SM0/FESM1S

46、M2RENTB8RB8TIRI 4）TB8 在方式在方式2和和3时，它是要发送的第时，它是要发送的第9个数据位，个数据位，按需要由软件进行置位或清零。按需要由软件进行置位或清零。 该位可用作数据的奇偶校验位，或在多机通该位可用作数据的奇偶校验位，或在多机通信中用作地址帧信中用作地址帧/数据帧的标志位。数据帧的标志位。位号位号D7D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 0位名称位名称SM0/FESM1SM2RENTB8RB8TIRI 5）RB8 在方式在方式2和和3时，它是接收到的第时，它是接收到的第9位数据，作位数据，作为奇偶检验位或地址帧为奇偶检验位或地址帧/数据帧标志位。数据帧标志位。 在

47、方式在方式1时，若时，若SM2=0，则，则RB8是接收到的停是接收到的停止位。在方式止位。在方式0时，不使用时，不使用RB8。 6）TI：发送中断标志位。：发送中断标志位。 在方式在方式0时，当串行发送数据字第时，当串行发送数据字第8位结束位结束时由内部硬件置位，向时由内部硬件置位，向CPU申请发送中断。申请发送中断。CPU响应中断后，必须用软件清零。响应中断后，必须用软件清零。 在其他方式时，在停止位开始发送时由硬在其他方式时，在停止位开始发送时由硬件置位。同样，必须用软件清零。件置位。同样，必须用软件清零。位号位号D7D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 0位名称位名称SM0/FESM1

48、SM2RENTB8RB8TIRI 7）RI：接收中断标志位。：接收中断标志位。 在方式在方式0时，当串行接收到第时，当串行接收到第8位结束时由位结束时由内部硬件置位。内部硬件置位。 在其他方式时，在其他方式时，RI在接收到停止位的中间在接收到停止位的中间时刻由硬件置位（例外情况见时刻由硬件置位（例外情况见SM2说明）。说明）。RI也必须用软件清也必须用软件清0。位号位号D7D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 0位名称位名称SM0/FESM1SM2RENTB8RB8TIRITITI与与RIRI使用时需注意使用时需注意当一帧数据发送完成时，发送中断标志当一帧数据发送完成时，发送中断标志TI被置

49、被置位，接着发生串口中断，进入串口中断服务程位，接着发生串口中断，进入串口中断服务程序。但序。但CPU事先并不能分辨是事先并不能分辨是TI还是还是RI的中断的中断请求，因此，请求，因此，必须在中断服务程序中用位测试必须在中断服务程序中用位测试指令加以判别。指令加以判别。两个中断标志位两个中断标志位TI及及RI均不能自动复位，均不能自动复位，必须必须在中断服务程序中使用清中断标志位指令在中断服务程序中使用清中断标志位指令，撤，撤销中断请求状态，否则原先的中断标志位状态销中断请求状态，否则原先的中断标志位状态又将表示有中断请求。又将表示有中断请求。（2）串口）串口2控制寄存器控制寄存器S2CON寄

50、存器寄存器S2CON（地址为（地址为9AH，复位值为，复位值为00H）用于确定串口用于确定串口2的操作方式和控制串口的操作方式和控制串口2的某些的某些功能，也可用于发送和接收第功能，也可用于发送和接收第9个数据位个数据位（S2TB8、S2RB8），并设有接收和发送中断），并设有接收和发送中断标志（标志（S2RI及及S2TI）位。）位。S2CON各位的定义如下：各位的定义如下：位号位号D7D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 0位名称位名称S2SM00S2SM2S2RENS2TB8S2RB8S2TIS2RI60/367其中，其中，S2SM0用于指定串口用于指定串口2的工作方式，如表所示的工作方