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第 9 章　串行通信 及其接口

第 9 章　串行通信 及其接口. 第二部分　微机原理. 主讲教师：喻红. 主要内容. 了解串行通信原理 了解 MCS51 串行通信方式 了解 MCS51 串行通信的使用. 9.1 　概述. 9.1.1 　串行通信的基本概念. 一、并行通信和串行通信 并行通信： 定义：数据各位同时传送 特点：速度快、效率高、数据线较多， 成本高，适用于通信距离较短。 串行通信： 定义：数据按位顺序传送 特点：线路简单，最多一对传输线

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第 9 章　串行通信 及其接口

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  1. 第9章　串行通信及其接口 第二部分　微机原理 主讲教师：喻红

  2. 主要内容 • 了解串行通信原理 • 了解MCS51串行通信方式 • 了解MCS51串行通信的使用

  3. 9.1　概述 9.1.1　串行通信的基本概念 一、并行通信和串行通信 • 并行通信： • 定义：数据各位同时传送 • 特点：速度快、效率高、数据线较多， 成本高，适用于通信距离较短。 • 串行通信： • 定义：数据按位顺序传送 • 特点：线路简单，最多一对传输线 传送时数据格式有要求 信息逻辑定义与TTL电平不兼容， 需要进行电平转换。

  4. 二、异步通信和同步通信 1．异步通信：一个字符一个字符地传送。 数据格式： 1）起始位：一个字符开始的标志，是一位低电平 2）数据位：低位在前高位在后，5~8位。 3）奇偶效验位：用于检查字符传送的正确性，占一位。分为奇校验、偶校验和无校验三种。 4）停止位：一个字符结束的标志，是一位或两位高电平

  5. 数据传送过程 （1）接收设备不断检测传送线，确定是否有起始位到来。在一系列的“1”（停止位和空闲位）之后检测到一个下降沿，并确定该低电平有一位数据的宽度，既确认是一个起始位。 （2）起始位之后，可以确定是数据位。 （3）将接收到的数据按事先约定好的格式，去掉停止位，进行奇偶校验并无错误，则确认接收到一个字符。 （4）下一个字符起始位的检测，回到（1）。 （5）所有数据传送完毕。

  6. 发 送 设 备 接 收 设 备 2．同步通信 同步——发送设备时钟与接收设备时钟严格一致。 所有字符以帧的形式传送 接收端通过搜索开始和结束标志建立帧的同步。 标志之间为地址场、控制场、信息场和帧校验场。

  7. 三、串行通信数据传送方向 单向传送： 简称单工传送，数据只向一个方向传送 半双向传送： 简称半双工传送 特点： 数据双向传送 传送线只有一根，既作输入 又作输出，但不能同时收发 软件控制传送方向 全双向传送： 简称全双工传送 特点： 数据双向传送 两根数据传送线，通信双 方可同时进行接收和发送。

  8. 四、波特率 　　波特率：数据传送速率，即每秒钟传送二进制代码的位数。 　　单位：位/秒(bit/s)或波特。 　　如果数据传送速率位200字符/ 秒，每个字符包含10个代码位，则传送的波特率是 200字符/秒×10位/字符=2000波特=2000bps

  9. 9.2MCS-51的串行口 9.2.1　串行口的组成 MCS-51串行口特点 • 全双工串行口 • 4种工作方式 • 可编程（软件设定波特率） • 两个独立的接收、发送数据缓冲器SBUF • 控制寄存器SCON和PCON

  10. 图中有两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF，它们占用同一地址99H，可同时发送、接收数据。图中有两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF，它们占用同一地址99H，可同时发送、接收数据。

  11. 5 l 单片机通过引脚RXD(P3.0，串行数据接收端)和引脚TXD(P3.l，串行数据发送端)与外界进行通信。 ●发送缓冲器只能写入，不能读出，CPU写SBUF，一方面修改发送寄存器，同时启动数据串行发送；发送指令： MOV SBUF，A ●接收缓冲器只能读出、不能写入。读SBUF，就是读接收寄存器。读取串行口接收数据指令： MOV A，SBUF

  12. 一、控制状态寄存器SCON，字节地址98H • SM0、SM1：工作方式控制位 • SM2：方式2、3多机通信控制位； • REN：允许接收控制位； • TB8：方式2、3中要发送的第9位 • RB8：方式2、3中接收到的第9位 TI:发送中断标志位。 RI：接收中断标志位。

  13. 二、特殊功能寄存器PCON，地址87H • SMOD：波特率倍增位 SMOD=1，波特率加倍。 SMOD=0，波特率不加倍。

  14. ●波特率发生器 可以有两种选择： 1．定时器T1作波特率发生器，改变计数初值就可以改变串行通信的速率，称为可变波特率。 2．以内部时钟的分频器作波特率发生器，因内部时钟频率一定，称为固定波特率

  15. 串行口的工作方式：由SM0、SM1定义

  16. 9.2.2　串行口的工作方式 工作方式0特点：移位寄存器方式 由RXD输入或输出数据（8位） 由TXD输出同步位移脉冲 主要用于扩展I/O口。 1．方式0发送 ：发送完毕置位TI 2．方式0接收 ：接收条件REN=1、RI=0；接收完毕置位RI 波特率：focs/12

  17. 工作方式1特点：波特率可变的8位异步通信； 数据结构10位：工作方式1特点：波特率可变的8位异步通信； 数据结构10位： 1位起始位+8位数据位+1位停止位 1．方式1发送 ：发送完毕置位TI。 2．方式1接收 ：接收条件RI=0、SM2=0或接收到　　　　　　　 的停止位为1；接收完毕置位RI。 波特率：2SMOD/32 × TI溢出率

  18. 工作方式2特点： 9位异步通信　　　数据结构11位： 1位起始位+8位数据位+1位附加位+1位停止位 波特率：2SMOD/64 × focs

  19. 工作方式3同工作方式2 波特率：2SMOD/32 × TI溢出率

  20. 乙方 （接收） 甲方（发送） CPU CPU 并行数据 并行数据 MOV SBUF , A MOV A , SBUF 串行数据 SBUF SBUF shift shift 串行通信的传送过程用下面简图说明 甲方发送时，CPU执行指令 MOV SBUF , A 启动了发送过程，数据并行送入SBUF，在发送时钟 shift的控制下由低位到高位一位一位发送，乙方在接收时钟 shift 的控制下由低位到高位

  21. 顺序进入移位寄存器SBUF，甲方一帧数据发送完毕，置位发送中断标志TI，该位可作为查询标志（或引起中断）， CPU可再发送下一帧数据 。乙方一帧数据到齐即接收缓冲器满，置位接收中断标志RI，该位可作为查询标志（或引起接收中断），通过MOV A ,SBUF CPU将这帧数据并行读入。 由上述可知： 1．甲、乙方的移位时钟频率应相同，即应具有相同的波特率，否则会造成数据丢失。 2．发送方是先发数据再查标志，接收方是先查标志再收数据。

  22. 9.2.3　波特率的设定 波特率的设定： 方式0：1/12 focs 方式2：2SMOD/64 focs 方式1、3： 2SMOD/32×TI溢出率 T1用于产生波特率时，通常工作于定时模式2，为8位自动重装定时器，且禁止T1中断。

  23. 方式1、3为可变波特率，它由SMOD和定时器T1的溢出率方式1、3为可变波特率，它由SMOD和定时器T1的溢出率 共同决定。 B=(2SMOD/32)×T1溢出率 用T1作波特率发生器时，通常选用T1工作在定时模式2。 T1为方式2的时间常数： X = 28 - t/T 溢出周期： t= (28 -X)T = (256-X)×12/ fosc T1溢出率=1/t= fosc /[12×(256-X)] 波特率B=(2SMOD /32)×fosc/[12×(256-X)]

  24. 在实际应用中，往往给定通信波特率B，而后确定计数初值X。由上式可得：在实际应用中，往往给定通信波特率B，而后确定计数初值X。由上式可得： X＝256－（ 2SMOD ×fsco)/(B×32 ×12) 例：已知8051单片机的时钟振荡频率fsco为6MHz，波特率为2400bps，(选用定时器T1工作于定时模式2，求计数初值并编写初始化程序。) 解 设波特率控制位SMOD=1，则计数初值为： X=256-(21 ×6×106)/(2400×32×12) ≈243=F3H

  25. INTT: MOV TMOD,#20H ；选T1定时模式2 MOV TH1,#0F3H ；预置计数初值X MOV TL1,#0F3H SETB TR1 ；启动定时器T1 MOV PCON,#80H ；SMOD=1 MOV SCON,#50H ；串行口方式1工作 MOV IE,#90H ;串行口开中断

  26. 本章结束 谢谢

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