本章主要介绍串行通信概念及51系列单片机的串行口问题课件.ppt
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1、 本章主要介绍串行通信概念及本章主要介绍串行通信概念及51系列单片机系列单片机的串行口问题,将具体介绍以下内容:的串行口问题,将具体介绍以下内容:计算机串行通信基础计算机串行通信基础-基本概念、标准接基本概念、标准接口口。51单片机串行口单片机串行口-串行口结构、串行口的串行口结构、串行口的控制寄存器、串行口的工作方式、应用举例。控制寄存器、串行口的工作方式、应用举例。第七章第七章 MCS-51MCS-51的串行口的串行口 2本章学习目标本章学习目标 3通通信信方方式式1.异步通信与同步通信异步通信与同步通信 并行通信方式并行通信方式空空间上区分各位数据及间上区分各位数据及 联络控制信号。占用
2、传联络控制信号。占用传 输线多,速度快。输线多,速度快。串行通信方式串行通信方式时时间上区分各位数据及间上区分各位数据及 联络控制信号。占用传联络控制信号。占用传 输线少,速度慢。输线少,速度慢。4*2.串行通信方式串行通信方式-信息传输在一个方向上只占用一跟通信线,信息传输在一个方向上只占用一跟通信线,它既作为数据线,又作为联络线。它既作为数据线,又作为联络线。信息信息各式各式上分上分 异步通信方式异步通信方式按字符传输按字符传输 同步通信方式同步通信方式按数据块传输按数据块传输 5*3.异步通信方式异步通信方式01停停止止位位起起始始位位低位低位高位高位7位数据位位数据位奇偶奇偶校验校验停
3、停止止位位第第N个字符个字符第第N-1个字符个字符6 异步通信方式利用每一帧的起、止信号建立发送异步通信方式利用每一帧的起、止信号建立发送和接收之间的同步。和接收之间的同步。特点:特点:a、每一帧内部各位均采用固定的时间间隔、每一帧内部各位均采用固定的时间间隔b、帧与帧之间的间隔是随机的、帧与帧之间的间隔是随机的c、接收机依靠每一帧的起始位和停止位识别字符传送、接收机依靠每一帧的起始位和停止位识别字符传送 是否结束,或是一个新字符是否结束,或是一个新字符d、异步传送时不传送同步时钟脉冲、异步传送时不传送同步时钟脉冲异步传送方式中字符按帧格式传送。异步传送方式中字符按帧格式传送。7*4同步通信同
4、步通信SYNC (Synchronous Data Communication)在同步通信中,数据或字符开始处是用一同步字符在同步通信中,数据或字符开始处是用一同步字符来指示(一般约定为来指示(一般约定为12个字符),以实现发送端和接个字符),以实现发送端和接收端同步,一旦检测到约定同步字符,下面就连续按顺收端同步,一旦检测到约定同步字符,下面就连续按顺序接收数据。序接收数据。8同步传送方式是一种连续传送方式。同步传送方式是一种连续传送方式。特点:特点:a、在被传送的数据块前加上同步字符、在被传送的数据块前加上同步字符SYN;b、数据之间没有间隙;、数据之间没有间隙;c、传输速度高、容量大;、
5、传输速度高、容量大;d、发送方在发送数据的同时,要将时钟信号同时传、发送方在发送数据的同时,要将时钟信号同时传 送。送。9*5.串行通信的波特率串行通信的波特率 波特率(波特率(band rate)是异步通信中每秒钟传送的二进制)是异步通信中每秒钟传送的二进制数码的位数(比特数),单位是位数码的位数(比特数),单位是位/秒。秒。作用:作用:1、反映串行通信的速率;、反映串行通信的速率;2、反映对传输通道的要求:波特率越高,要求的传输、反映对传输通道的要求:波特率越高,要求的传输 通道的频带宽度就越宽异步通信:波特率为每秒传通道的频带宽度就越宽异步通信:波特率为每秒传 送的字符数和每个字符位数的
6、乘积。送的字符数和每个字符位数的乘积。例如:数据传送的速率为例如:数据传送的速率为120个字符每秒,每个字符由个字符每秒,每个字符由1个起始位、个起始位、8个数据位和个数据位和1个停止位组成,则其传送波特率为:个停止位组成,则其传送波特率为:10b120s1200bs1200波特。波特。注意:注意:时钟频率和波特率不是同一个概念,时钟频率比波特率高得多。时钟频率和波特率不是同一个概念,时钟频率比波特率高得多。10*6.串行通信的方式串行通信的方式 按照数据传送方向,串行通信可分为半双工(按照数据传送方向,串行通信可分为半双工(half duplex)制式和全双工(制式和全双工(full dup
7、lex)制式。制式。1半双工制式半双工制式 在半双工制式下,甲机和乙机之间只有一个通信回路,在半双工制式下,甲机和乙机之间只有一个通信回路,接收和发送不能同时进行,只能分时发送和接收。接收和发送不能同时进行,只能分时发送和接收。甲机乙机2全双工制式全双工制式 在全双工制式下,甲、乙两机之间数据的发送和接收可以在全双工制式下,甲、乙两机之间数据的发送和接收可以同时进行,称为全双工传送。不管哪种形式的串行通信,在两同时进行,称为全双工传送。不管哪种形式的串行通信,在两机之间均应有共地线。机之间均应有共地线。甲机乙机11*7.数据传送方向数据传送方向数据流数据流发送器发送器接收器接收器数据流数据流数
8、据流数据流单工方式单工方式半双工方式半双工方式全双工方式全双工方式12 MCS-51 单片机串行接口的硬件单片机串行接口的硬件 MCS-51 单片机串行接口的控制单片机串行接口的控制 MCS-51 单片机串行接口工作方式单片机串行接口工作方式 P3.0 位的第二功能位的第二功能 收端收端 RXD P3.1 位的第二功能位的第二功能 发端发端 TXD 寄存器寄存器 SCON、PCON、SBUF 寄存器寄存器 IE、IP 方式方式 0 方式方式 2 方式方式 1 方式方式 313CPU波特率发生器SBUF门TXDRXD串行口中断接收控制器发送控制器移位寄存器TIRISBUFT1 有两个数据缓冲寄存
9、器有两个数据缓冲寄存器SBUF,一个输入移位寄存器,一个,一个输入移位寄存器,一个串行控制寄存器串行控制寄存器SCON和一个特殊功能寄存器和一个特殊功能寄存器PCON等组成。等组成。8 位位SBUF是全双工串行接口寄存器,是全双工串行接口寄存器,它是特殊功能寄存器,它是特殊功能寄存器,地址为地址为 99H,不可位寻址;串行输出时为发送数据缓冲器,发送,不可位寻址;串行输出时为发送数据缓冲器,发送寄存器只写不读,数据从寄存器只写不读,数据从发送端发送端TXD(P3.1)输出;)输出;串行输入时为接收数串行输入时为接收数据缓冲器,接收寄存据缓冲器,接收寄存器只读不写,数据从器只读不写,数据从接收端
10、接收端 RXD(P3.0)输入;由指令确定是对发输入;由指令确定是对发送寄存器或接收寄存器作用。送寄存器或接收寄存器作用。14b7b6b5b4b3b2b1b0SM0SM1SM2REN TB8 RB8TIRI9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H SM0、SM1 串行接口工作方式定义位串行接口工作方式定义位 SM0、SM1=00 方式方式 0,8位同步移位寄存器位同步移位寄存器 SM0、SM1=01 方式方式 1,10 位异步接收发送位异步接收发送 SM0、SM1=10 方式方式 2,11 位异步接收发送位异步接收发送 SM0、SM1=11 方式方式 3,11 位异步接收发送位异步接收
11、发送7.1.1 串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCON注意注意:方式方式 0 的特点,方式的特点,方式 2、方式、方式 3 的差异的差异15b7b6b5b4b3b2b1b0SM0SM1SM2REN TB8 RB8TIRI9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H SM2 =0,无多机通信,无多机通信 SM2 =1,允许多机通信,允许多机通信 串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCON REN=1,允许串行口接收数据允许串行口接收数据 REN=0,禁止串行口接收数据禁止串行口接收数据由软件置位或清除由软件置位或清除16b7b6b5b4b3b2b1b0SM0SM1SM2REN TB8 RB8
12、TIRI9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H 串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCON 双机通信时它可作奇偶校验位;在多机通信中可作为双机通信时它可作奇偶校验位;在多机通信中可作为 区别地址帧或数据帧的标识位。区别地址帧或数据帧的标识位。在方式在方式2和方式和方式3中是接收的第中是接收的第9位数据。位数据。17b7b6b5b4b3b2b1b0SM0SM1SM2REN TB8 RB8TIRI9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H若串口发送完一组数据,则由硬件自动置若串口发送完一组数据,则由硬件自动置 TI=1 若串口还要发数据,则应手动编程使若串口还要发数据,则应手动编程使
13、 TI=0 串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCON若串口接收完一组数据,则由硬件自动置若串口接收完一组数据,则由硬件自动置 RI=1 若串口还要收数据,则应手动编程使若串口还要收数据,则应手动编程使 RI=0187.1.2 特殊功能寄存器特殊功能寄存器PCON 串行数据传送速率控制寄存器串行数据传送速率控制寄存器 PCONb7b6b5b4b3b2b1b0SMOD GF1 GF2PD TDL SMOD=0,定义波特率不变定义波特率不变 SMOD=1,定义波特率加倍定义波特率加倍注:注:PCON 寄存器的地址为寄存器的地址为87H,仅仅 b7 位有用,不可位寻址。位有用,不可位寻址。地址:地址:
14、87HTDL:等待方式位等待方式位PD:掉电方式掉电方式GF1、GF2通用标志位通用标志位ANL PCON,7FH:对:对SMOD位清零位清零 ORL PCON,80H:对:对SMOD位置位位置位19SM0SM100100111方式方式0123功功 能能同步移位寄存器同步移位寄存器10位异步收发位异步收发11位异步收发位异步收发11位异步收发位异步收发波特率波特率fosc/12fosc/64或或fosc/32可变可变可变可变SM0SM1串行口工作方式选择位串行口工作方式选择位20 7.2.1 方式方式 0 移位寄存器输入移位寄存器输入/输出方式输出方式 非串行通信用方式扩展并行非串行通信用方式
15、扩展并行I/O RXD、TXD 线的线的作用作用 用并入串出移位寄存器扩展并行输入口用并入串出移位寄存器扩展并行输入口 用串入并出移位寄存器扩展并行输出口用串入并出移位寄存器扩展并行输出口 RXD 串串 并、并并、并 串串 数据传送线数据传送线 TXD 同步时钟线,同步时钟为同步时钟线,同步时钟为 fosc/12(固定波特率固定波特率)注:为应用串行接口扩展并行接口的方式。注:为应用串行接口扩展并行接口的方式。串行口为同步移位寄存器方式串行口为同步移位寄存器方式21 7.2.2 方式方式 1 10 位异步接收位异步接收/发送(波特率可变)发送(波特率可变)方式方式 1 的数的数位位 1 位起始
16、位位起始位 值值 0 8 位数据位位数据位 为有用信息(低位在前,可含为有用信息(低位在前,可含 1 位校验位)位校验位)1 位停止位位停止位 值值 1 异步传送时的速率设异步传送时的速率设置置 速率设置的方法速率设置的方法 设置定时器设置定时器 T1 的初值的初值 常用波特率:常用波特率:用用T1作为波特率发生器,作为波特率发生器,B=(2SMOD/32)T1溢出率。溢出率。串行口为串行口为8位异步通信接口位异步通信接口22 方式方式 1(续)续)异步发送时的工作过异步发送时的工作过程程 发送条件发送条件 清清 SCON 中发送中断标志中发送中断标志 TI=0 发送指令发送指令 MOV SB
17、UF,A注注:需发送的需发送的 8 位字节数据送串行数据缓冲器位字节数据送串行数据缓冲器 SBUF 后将启动异步发送开始。后将启动异步发送开始。起始位起始位 0、停止位、停止位 1 在执行发送指令时自动加入在执行发送指令时自动加入 发送传输线发送传输线 TXD、GND 发送发送 10 位数据结束位数据结束 发送中断标志发送中断标志 TI=1注注:若需继续发送,置若需继续发送,置TI=0,送数据到送数据到 SBUF23 方式方式 1(续)续)异步接收时的工作过异步接收时的工作过程程 接收条件接收条件 清清 SCON 中接收中断标志中接收中断标志 RI=0 置置 SCON 中接收控制标志中接收控制
18、标志 REN=1 接收传输线接收传输线 RXD、GND 接收同步位接收同步位 接收传输线接收传输线 RXD 有从有从 1 到到 0 的信号的信号 接收数据接收数据 9 位数据送数据接收器位数据送数据接收器8 位字节数据送串行数据缓冲器位字节数据送串行数据缓冲器 SBUF1 位停止位送入位停止位送入 SCON 中的中的 RB8=1 接收接收 10 位数据结束位数据结束 接收中断标志接收中断标志 RI=1注注:若需继续接收,置若需继续接收,置RI=0 24 7.2.3 方式方式 2 11 位异步接收位异步接收/发送(波特率固定)发送(波特率固定)方式方式 2 的数的数位位 1 位起始位位起始位 值
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