0單片機(jī)第7章串行口

1、第第7 7章章 MCS-51MCS-51單片機(jī)的串行口單片機(jī)的串行口7-1 7-1 串行通信基本知識(shí)串行通信基本知識(shí) 7-2 7-2 MCS-51MCS-51單片機(jī)的串行接口單片機(jī)的串行接口7-1 7-1 串行通信基本知識(shí)串行通信基本知識(shí)一、并行通信與串行通信一、并行通信與串行通信 并行通信：高速，需要信號(hào)通道多，短距離通信并行通信：高速，需要信號(hào)通道多，短距離通信串行通信：低速，需要信號(hào)通道少，長(zhǎng)距離通信串行通信：低速，需要信號(hào)通道少，長(zhǎng)距離通信計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)聯(lián)絡(luò)信號(hào)1聯(lián)絡(luò)信號(hào)2D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)發(fā)送接收100 01二、異步通信與同步通

2、信二、異步通信與同步通信 異步通信異步通信：通信速度低，邏輯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：通信速度低，邏輯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 同步通信：通信速度高，邏輯結(jié)構(gòu)復(fù)雜同步通信：通信速度高，邏輯結(jié)構(gòu)復(fù)雜異步通信：一幀數(shù)據(jù)設(shè)置一個(gè)同步頭異步通信：一幀數(shù)據(jù)設(shè)置一個(gè)同步頭00/10/10/10/10/10/10/1D0DN-10/10/111111起始位校驗(yàn)位停止位空閑位10起始位信息幀空閑位N位數(shù)據(jù)下一幀SYN字符1SYN字符2數(shù)據(jù)同步通信：一組數(shù)據(jù)設(shè)置一個(gè)同步頭同步通信：一組數(shù)據(jù)設(shè)置一個(gè)同步頭異步通信波特率通常為異步通信波特率通常為 509600 bit/S同步通信波特率可達(dá)到同步通信波特率可達(dá)到 千千Mbit/S 同步通信適宜大批

3、量數(shù)據(jù)傳輸同步通信適宜大批量數(shù)據(jù)傳輸1994年以來(lái)，共有三個(gè)USB版本：USB1.0:1.5MbpsUSB1.1:12MbpsUSB2.0:480MbpsModem:56kbpsISDN:100512KbpsADSL:上行速率512Kbps1Mbps下行速率1Mbps8MbpsASDL:AsymmetricDigitalSubscriberLine,非對(duì)稱數(shù)字用戶線路ISDN:IntegratedServicesDigitalNetwork,綜合服務(wù)數(shù)字網(wǎng)三、單工、半雙工、全雙工串行通信方式三、單工、半雙工、全雙工串行通信方式發(fā)送器接收器(a)單工AB接收器發(fā)送器(b)半雙工AB發(fā)送器接收器接

4、收器接收器(c)全雙工AB發(fā)送器發(fā)送器全雙工串行通信全雙工串行通信：可同：可同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收單工串行通信單工串行通信：只能進(jìn)行：只能進(jìn)行發(fā)送或接收發(fā)送或接收 半雙工串行通信半雙工串行通信：可進(jìn)行：可進(jìn)行發(fā)送和接收，但不能同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收，但不能同時(shí)進(jìn)行 MCS-51MCS-51單片機(jī)的串行口是單片機(jī)的串行口是一個(gè)一個(gè)全雙工全雙工串行串行異步異步通信接通信接口，可實(shí)現(xiàn)通用異步接收和口，可實(shí)現(xiàn)通用異步接收和發(fā)送，也稱發(fā)送，也稱UARTUART即通用同步接收/發(fā)送器，USARTUniversalSynchronousAsynchronousReceiver/Transmitter

5、通用異步接收/發(fā)送器，UARTUniversalAsynchronousReceiver/Transmitter通用同步接收/發(fā)送器，USRTUniversalSynchronousReceiver/Transmitter三種串行通信接口三種串行通信接口MCS-51四、串行通信的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)四、串行通信的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) RS485（RS422、RS423、RS449） 平衡傳輸平衡傳輸 通信距離通信距離1200 m 通信速率通信速率10 Mb/s RS232C（RS232A、RS232B） 單端傳輸單端傳輸 通信距離通信距離15 m 通信速率通信速率20 kb/s 7-2 7-2 MCS-51MCS-5

6、1單片機(jī)串行接口單片機(jī)串行接口一、基本結(jié)構(gòu)一、基本結(jié)構(gòu)由兩個(gè)串行數(shù)據(jù)緩沖器（由兩個(gè)串行數(shù)據(jù)緩沖器（SBUF）、）、發(fā)送控制器、發(fā)送控制器、發(fā)送端口、接收控制器和接收端口等組成發(fā)送端口、接收控制器和接收端口等組成串行口工作方式和波特率由串串行口工作方式和波特率由串行口控制寄存器行口控制寄存器SCON和電源控和電源控制字制字PCON中的中的SMOD位控制位控制二、二、數(shù)據(jù)緩沖器數(shù)據(jù)緩沖器SBUFSBUF 兩個(gè)串行數(shù)據(jù)緩沖器兩個(gè)串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF，一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)，一個(gè)接收數(shù)據(jù)，一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)，一個(gè)接收數(shù)據(jù)，可同時(shí)發(fā)送和接收可同時(shí)發(fā)送和接收兩個(gè)物理寄存器使用同一個(gè)標(biāo)兩個(gè)物理寄存器使用同一個(gè)標(biāo)號(hào)號(hào)SBU

7、F，共用一個(gè)共用一個(gè)SFR單元，單元，地址為地址為99H三、三、串行口控制器串行口控制器SCON SCON寄存器的占用寄存器的占用1個(gè)個(gè)SFR單元，字節(jié)地址為單元，字節(jié)地址為98H，可進(jìn)可進(jìn)行位尋址，位地址為行位尋址，位地址為98H9FH SM0 SM1 SM2 REN TB8RB8TIRISM0、SM1模式控制位模式控制位SM2多處理機(jī)通信控制使能位多處理機(jī)通信控制使能位REN允許接收位允許接收位TB8發(fā)送的第發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)RB8接收的第接收的第9位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)TI發(fā)送中斷標(biāo)志發(fā)送中斷標(biāo)志RI接收中斷標(biāo)志接收中斷標(biāo)志 SCON（1）模式控制）模式控制SM0、SM1SM0 SM1模式模式

8、功功 能能波特率波特率 0 00同步移位寄存器同步移位寄存器 /12 0 118位位UART可變可變 1 029位位UART /64或或 /32 1 139位位UART可變可變模式模式2、3，1幀幀11位位：起始位：起始位0、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)位位D0D7、數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)位D8（RB8/TB8）、）、停止停止位位1 模式模式0：移：移位寄存器方位寄存器方式式模式模式0 0，1 1幀幀8 8位位：8 8個(gè)數(shù)據(jù)位個(gè)數(shù)據(jù)位D0D0D7D7 模式模式0實(shí)際是移位寄存器方式，實(shí)際是移位寄存器方式，TXD做做移位脈沖，移位脈沖，RXD做數(shù)據(jù)線做數(shù)據(jù)線模式模式1 1，1 1幀幀1010位位：起始位：起始位0 0、數(shù)據(jù)位

9、、數(shù)據(jù)位D0D0D7D7、停止位停止位1 1（2）接收中斷標(biāo)志）接收中斷標(biāo)志RI UART接收完一串行幀數(shù)據(jù)后，硬件自動(dòng)將其置接收完一串行幀數(shù)據(jù)后，硬件自動(dòng)將其置1 若若UART中斷開通，則向中斷開通，則向CPU申請(qǐng)中斷，申請(qǐng)中斷，CPU響應(yīng)后接收下響應(yīng)后接收下SBUFSBUF中中的數(shù)據(jù)；若的數(shù)據(jù)；若UART中斷未開通，則可以采用軟件查詢方法判斷是否完成中斷未開通，則可以采用軟件查詢方法判斷是否完成了了1個(gè)數(shù)據(jù)的接收個(gè)數(shù)據(jù)的接收 RI必須由軟件清除必須由軟件清除 由軟件設(shè)置由軟件設(shè)置0/10/1 REN=1REN=1時(shí)，允許時(shí)，允許UARTUART接收，接收，REN=0REN=0時(shí)，禁止時(shí)，禁

10、止UARTUART接收接收（3 3）允許接收位）允許接收位RENREN 模式模式2或或3時(shí)發(fā)送的第時(shí)發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù) TB8一般是前一般是前8位數(shù)據(jù)的奇偶位位數(shù)據(jù)的奇偶位 在多處理機(jī)通信時(shí)，該位作為地址幀或數(shù)據(jù)幀標(biāo)志在多處理機(jī)通信時(shí)，該位作為地址幀或數(shù)據(jù)幀標(biāo)志（4 4）發(fā)送的第）發(fā)送的第9 9位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)TB8TB8（5 5）接收的第）接收的第9 9位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)RB8RB8模式模式2或或3時(shí)接收的第時(shí)接收的第9位數(shù)據(jù)（類似位數(shù)據(jù)（類似TB8）RB8一般是前一般是前8位數(shù)據(jù)的奇偶位位數(shù)據(jù)的奇偶位在多處理機(jī)通信時(shí)在多處理機(jī)通信時(shí)(SM2=1)，該位作為地址幀或數(shù)據(jù)幀標(biāo)志，該位作為地址幀或數(shù)據(jù)

11、幀標(biāo)志模式模式1時(shí)，若時(shí)，若SM2=0，則則RB8是接收的停止位是接收的停止位模式模式0時(shí)，時(shí)，RB8不使用不使用UARTUART發(fā)送完一串行幀數(shù)據(jù)后，硬件自動(dòng)將其置發(fā)送完一串行幀數(shù)據(jù)后，硬件自動(dòng)將其置1 1若若UARTUART中斷開通，則向中斷開通，則向CPUCPU申請(qǐng)中斷，申請(qǐng)中斷，CPUCPU響應(yīng)后發(fā)送下響應(yīng)后發(fā)送下1 1個(gè)數(shù)據(jù)；個(gè)數(shù)據(jù)；若中斷未開通，則可以采用軟件查詢方法判斷是否完成了若中斷未開通，則可以采用軟件查詢方法判斷是否完成了1 1個(gè)數(shù)據(jù)的發(fā)送個(gè)數(shù)據(jù)的發(fā)送RIRI一樣，一樣，TITI必須由軟件清除。必須由軟件清除。（6 6）發(fā)送中斷標(biāo)志）發(fā)送中斷標(biāo)志TITI由軟件設(shè)定由軟件設(shè)定

12、SM2=1，用于多機(jī)通信時(shí)，說(shuō)明接收的是地址幀還是數(shù)據(jù)幀用于多機(jī)通信時(shí)，說(shuō)明接收的是地址幀還是數(shù)據(jù)幀點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信時(shí)，通常設(shè)置點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信時(shí)，通常設(shè)置SM2=0只有方式只有方式2和方式和方式3適用于多機(jī)通信適用于多機(jī)通信 （7 7）多處理機(jī)通信控制使能位多處理機(jī)通信控制使能位SM2SM2 四、波特率控制四、波特率控制表示串行通信每秒串行傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)表示串行通信每秒串行傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)單位：波特單位：波特, ,位位/ /秒，秒，bps=bit/s MCS-51單片機(jī)利用單片機(jī)利用CTCT1作為波特率發(fā)生器，作為波特率發(fā)生器，波特率取決于波特率取決于CTCT1的溢出速率，溢出速率的溢出速率，溢出速率=1

13、CT1CT1溢出周期。溢出周期。 CT1 CT1應(yīng)設(shè)置為應(yīng)設(shè)置為方式方式2。（1 1）波特率波特率SM0 SM1模式模式功功 能能波特率波特率 0 00同步移位寄存器同步移位寄存器 /12 0 118位位UART可變可變 1 029位位UART /64或或 /32 1 139位位UART可變可變模式模式1 1、3 3的波特率控制需要的波特率控制需要CT1CT1的參與。的參與。（2 2）MCS-51MCS-51單片機(jī)單片機(jī)的波特率的波特率TH1)-(2/123228SMOD波特率波特率加倍。波特率加倍。PCON中的中的SMOD為加倍位，為加倍位，SMOD=1，則則UART的模式的模式1、2、3的

14、波特率加倍的波特率加倍 波特率波特率CT1要設(shè)置為自動(dòng)重裝載方式（方式要設(shè)置為自動(dòng)重裝載方式（方式2）控制字控制字TMOD（高（高4位）設(shè)置為位）設(shè)置為 GATE C/T M1 M0 = 0 0 1 0禁止定時(shí)禁止定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器1中斷，中斷，ET1=0（3）工作時(shí)序）工作時(shí)序模式模式0TXD輸出輸出同步脈沖同步脈沖寫入寫入SBUF采樣采樣（a） 發(fā)送時(shí)序圖發(fā)送時(shí)序圖TXD數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出TID0D1D2D3D4D5D6D7停止位停止位起始位起始位RXD輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)（b） 接收時(shí)序圖接收時(shí)序圖D0D1D2D3D4D5D6D7停止位停止位起始位起始位RI檢測(cè)檢測(cè)負(fù)跳變負(fù)跳變模式模式1發(fā)發(fā)送

15、送時(shí)時(shí)序序?qū)懭雽懭隨BUFTXD輸出輸出TIRXD輸入輸入接接收收時(shí)時(shí)序序RID0D1D2D3D4D5D6TB8停止位停止位起始位起始位D7D0D1D2D3D4D5D6RB8停止位停止位起始位起始位D7檢測(cè)檢測(cè)負(fù)跳變負(fù)跳變模式模式2、3五、串行口的應(yīng)用五、串行口的應(yīng)用例例1：某：某51單片機(jī)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信系統(tǒng)，系統(tǒng)時(shí)鐘單片機(jī)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信系統(tǒng)，系統(tǒng)時(shí)鐘 =11.059MHZ，要求要求通信波特率為通信波特率為9.6K波特波特,將單片機(jī)將單片機(jī)1中中20H3FH單元的數(shù)據(jù)發(fā)送到單元的數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機(jī)單片機(jī)2的的20H3FH單元中，且數(shù)據(jù)需進(jìn)行奇偶校驗(yàn)。單元中，且數(shù)據(jù)需進(jìn)行奇偶校驗(yàn)。 解：解：1）、）、UA

16、RT設(shè)置為模式設(shè)置為模式3,設(shè)置設(shè)置SCON中的中的SM0 SM1 = 1 1；TH1)-(21210059.11322106 . 986SMOD3取取SMOD=0,則則TH1=#0FDH6）、）、UART可設(shè)置為允許中斷或不允許中斷可設(shè)置為允許中斷或不允許中斷 這里設(shè)定為不允許中斷，這里設(shè)定為不允許中斷，ES=02）、）、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信系統(tǒng)，設(shè)置點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信系統(tǒng)，設(shè)置SM2=0；3）、）、CT1設(shè)置為模式設(shè)置為模式2，設(shè)置，設(shè)置TMOD中的中的M1M0=10；4）、）、CT1禁止中斷禁止中斷,設(shè)置設(shè)置ET1=0；5）、）、CT1時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù)（1）單片機(jī)）單片機(jī)1發(fā)送程序設(shè)計(jì)發(fā)送程序設(shè)計(jì)主程序主

17、程序ANLANLTMODTMOD，0FH0FH；取消取消C/T1C/T1門控門控ORLORLTMODTMOD，20H20H；C/T1C/T1設(shè)置為定時(shí)工作方式設(shè)置為定時(shí)工作方式CLRCLRSMODSMOD；清清C/T1C/T1加倍位加倍位MOVMOVTH1TH1，#0FDH#0FDH；設(shè)置設(shè)置C/T1C/T1時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù)MOVMOVTL1TL1，#0FDH#0FDHSETBSETBTR1TR1；啟動(dòng)啟動(dòng)C/T1C/T1CLRCLRET1ET1；禁止禁止C/T1C/T1中斷中斷CLRCLRESES；禁止禁止UARTUART中斷中斷 MOVMOVSCONSCON，#0A0H#0A0H；UART

18、UART設(shè)置為模式設(shè)置為模式3 3MOVMOVR0R0，#20H#20H；數(shù)據(jù)區(qū)起址數(shù)據(jù)區(qū)起址MOVMOVR7R7，#32#32；數(shù)據(jù)長(zhǎng)度數(shù)據(jù)長(zhǎng)度LOOPLOOP： MOVMOVA A，R0R0；取數(shù)據(jù)取數(shù)據(jù)ACALLACALLS-OUTS-OUT；調(diào)用字節(jié)發(fā)送程序調(diào)用字節(jié)發(fā)送程序INCINCR0R0DJNZDJNZR7R7，LOOPLOOP GATEGATEC/TC/TM1M1M0M0GATEGATEC/TC/TM1M1M0M00 00 01 1 0 0* * * * * *SM0SM0SM1SM1SM2SM2RENRENTB8TB8RB8RB8TITIRIRI1 11 10 0 0 0/1

19、/1 0 00 00 0 0 0發(fā)送子程序發(fā)送子程序S-OUTS-OUT：MOVMOVC C，P P ；取奇偶標(biāo)志取奇偶標(biāo)志MOVMOVTB8TB8，C C ；奇偶標(biāo)志送奇偶標(biāo)志送TB8TB8待發(fā)送待發(fā)送MOVMOVSBUFSBUF，A A ；發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)，JNBJNBTITI，$ $ ；檢測(cè)發(fā)送結(jié)束標(biāo)志，等待發(fā)送完檢測(cè)發(fā)送結(jié)束標(biāo)志，等待發(fā)送完CLRCLRTITI ；清發(fā)送結(jié)束標(biāo)志，允許再發(fā)送清發(fā)送結(jié)束標(biāo)志，允許再發(fā)送RETRET（2）單片機(jī)）單片機(jī)2接收程序設(shè)計(jì)接收程序設(shè)計(jì) 主程序主程序ANLANLTMODTMOD，0FH0FH；取消取消C/T1C/T1門控門控ORLORLTMODTM

20、OD，20H20H；C/T1C/T1設(shè)置為定時(shí)工作方式設(shè)置為定時(shí)工作方式CLRCLRSMODSMOD；清清C/T1C/T1加倍位加倍位MOVMOVTH1TH1，#0FDH#0FDH；設(shè)置設(shè)置C/T1C/T1時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù)MOVMOVTL1TL1，#0FDH#0FDHSETBSETBTR1TR1；啟動(dòng)啟動(dòng)C/T1C/T1CLRCLRET1ET1；禁止禁止C/T1C/T1中斷中斷CLRCLRESES；禁止禁止UARTUART中斷中斷 MOVMOVSCONSCON，#0B0H#0B0H；UARTUART設(shè)置為模式設(shè)置為模式3,3,允許接收允許接收MOVMOVR0R0，#20H#20H；數(shù)據(jù)區(qū)起址數(shù)

21、據(jù)區(qū)起址MOVMOVR7R7，#32#32；數(shù)據(jù)長(zhǎng)度數(shù)據(jù)長(zhǎng)度同發(fā)送端同發(fā)送端?LOOPLOOP： MOVMOVA A，R0R0；取數(shù)據(jù)取數(shù)據(jù)ACALLACALLS-INS-IN；調(diào)用字節(jié)調(diào)用字節(jié)接收接收子程序子程序INCINCR0R0DJNZDJNZR7R7，LOOPLOOP 接收子程序接收子程序S-INS-IN： JNBJNBRIRI，$ $；檢測(cè)接收結(jié)束標(biāo)志，等待檢測(cè)接收結(jié)束標(biāo)志，等待1 1個(gè)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)據(jù)CLRCLRRIRI；清清RIRIMOVMOVA A，SBUFSBUF；取接收數(shù)據(jù)取接收數(shù)據(jù)MOVMOVC C，RB8RB8；奇偶位奇偶位RB8RB8送送C CANLANLC C，P P；完

22、成完成RB8RB8與數(shù)據(jù)的奇偶性與數(shù)據(jù)的奇偶性P P同或同或MOVMOVB.7B.7，C CMOVMOVC C，RB8RB8CPLCPLC CANLANLC C，/P/PORLORLC C，B.7B.7；C=RB8C=RB8P P/RB8/RB8/P/P，同或，同或RETRET；出口：；出口：A A中為接收數(shù)據(jù)，中為接收數(shù)據(jù)，出錯(cuò)，出錯(cuò)，C=0ERRORERROR： 思考：例思考：例1中，中，UART發(fā)送與接收均未使用發(fā)送與接收均未使用UART中中斷方式，若要求采用中斷方式，如何設(shè)計(jì)？斷方式，若要求采用中斷方式，如何設(shè)計(jì)？ 例例2：UART擴(kuò)展并行口擴(kuò)展并行口應(yīng)用應(yīng)用74LS165擴(kuò)展并行輸入口擴(kuò)展并行輸入口. . 解：解：UART設(shè)置為方式設(shè)置為方式0，移位寄存器方式。，移位寄存器方式。在在REN=0REN=0和和TI=0TI=0時(shí)，時(shí)，1 1條向條向SBUFSBUF寫數(shù)據(jù)的操作指令即啟動(dòng)發(fā)送寫數(shù)據(jù)的操作指令即啟動(dòng)發(fā)送1 1個(gè)數(shù)據(jù)；在個(gè)數(shù)據(jù)；在REN=1和和RI=0時(shí)，時(shí)，1條讀條讀SBUF數(shù)數(shù)據(jù)的操作指令則啟動(dòng)接收據(jù)的操作指令則啟動(dòng)接收1 1個(gè)數(shù)據(jù)。個(gè)數(shù)據(jù)。 以下為讀入以下為讀入2 2個(gè)字節(jié)并行口數(shù)據(jù)的子程序個(gè)字節(jié)并行口數(shù)據(jù)的子程序CLRCLRP1.0P1.0；74LS16574LS165裝載數(shù)據(jù)