【學習】第8章---串行通信基礎理論

1、整理課件第第8章章 串行通信基礎理論串行通信基礎理論1 1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念2 2 單片機串行口單片機串行口3 3 串行口工作方式串行口工作方式整理課件1 1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念 計算機通信是指計算機與外部設備或計算機通信是指計算機與外部設備或計算機與計算機之間的信息交換。計算機與計算機之間的信息交換。 通信有兩種方式通信有兩種方式: 并行通信并行通信 串行通信串行通信整理課件1 1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念并行通信通常是將數(shù)據字節(jié)的各位用多條數(shù)并行通信通常是將數(shù)據字節(jié)的各位用多條數(shù)據線同時進行傳送據線同時進行傳送 。 整理課件1 1 串行通信

2、的基本概念串行通信的基本概念優(yōu)點：并行通信控制簡單、傳輸速度快；優(yōu)點：并行通信控制簡單、傳輸速度快；缺點：由于傳輸線較多，長距離傳送時成本缺點：由于傳輸線較多，長距離傳送時成本高且接收方的各位同時接收存在困難。高且接收方的各位同時接收存在困難。 整理課件1 1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念 串行通信是將數(shù)據字節(jié)分成一位一位的形式在串行通信是將數(shù)據字節(jié)分成一位一位的形式在一條傳輸線上逐個地傳送。一條傳輸線上逐個地傳送。 整理課件1 1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念優(yōu)點：傳輸線少，長距離傳送時成本低，且優(yōu)點：傳輸線少，長距離傳送時成本低，且 可以利用電話網等現(xiàn)成的設備，可以利用電話

3、網等現(xiàn)成的設備，缺點：但數(shù)據的傳送控制比并行通信復雜。缺點：但數(shù)據的傳送控制比并行通信復雜。 整理課件1 1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念異步通信與同步通信異步通信與同步通信1、異步通信、異步通信 異步通信是指通信的發(fā)送與接收設備使用異步通信是指通信的發(fā)送與接收設備使用各自的時鐘控制數(shù)據的發(fā)送和接收過程。各自的時鐘控制數(shù)據的發(fā)送和接收過程。為使雙方的收發(fā)協(xié)調，要求發(fā)送和接收設為使雙方的收發(fā)協(xié)調，要求發(fā)送和接收設備的時鐘盡可能一致。備的時鐘盡可能一致。 整理課件1 1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念異步通信是以字符（構成的幀）為單位進行傳輸，字符與字符之間的間隙異步通信是以字符（構

4、成的幀）為單位進行傳輸，字符與字符之間的間隙（時間間隔）是任意的，但每個字符中的各位是以固定的時間傳送的，（時間間隔）是任意的，但每個字符中的各位是以固定的時間傳送的，即字符之間是異步的（字符之間不一定有即字符之間是異步的（字符之間不一定有“位間隔位間隔”的整數(shù)倍的關的整數(shù)倍的關系），但同一字符內的各位是同步的（各位之間的距離均為系），但同一字符內的各位是同步的（各位之間的距離均為“位間隔位間隔”的整數(shù)倍）。的整數(shù)倍）。 整理課件1 1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念異步通信的數(shù)據格式異步通信的數(shù)據格式 ：異步通信的特點：不要求收發(fā)雙方時鐘的嚴格一致，實現(xiàn)異步通信的特點：不要求收發(fā)雙方時

5、鐘的嚴格一致，實現(xiàn)容易，設備開銷較小，但每個字符要附加容易，設備開銷較小，但每個字符要附加23位用于起位用于起止位，各幀之間還有間隔，因此傳輸效率不高。止位，各幀之間還有間隔，因此傳輸效率不高。整理課件1 1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念2、同步通信、同步通信同步通信時要建立發(fā)送方時鐘對接收方時鐘的直接控制，使雙方達到完同步通信時要建立發(fā)送方時鐘對接收方時鐘的直接控制，使雙方達到完全同步。此時，傳輸數(shù)據的位之間的距離均為全同步。此時，傳輸數(shù)據的位之間的距離均為“位間隔位間隔”的整數(shù)倍，同的整數(shù)倍，同時傳送的字符間不留間隙，即保持位同步關系，也保持字符同步關系。時傳送的字符間不留間隙，即

6、保持位同步關系，也保持字符同步關系。發(fā)送方對接收方的同步可以通過兩種方法實現(xiàn)。發(fā)送方對接收方的同步可以通過兩種方法實現(xiàn)。 整理課件1 1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念串行通信的傳輸方向串行通信的傳輸方向1、單工、單工單工是指數(shù)據傳輸僅能沿一個方向，不能實現(xiàn)反向單工是指數(shù)據傳輸僅能沿一個方向，不能實現(xiàn)反向傳輸。傳輸。2、半雙工、半雙工半雙工是指數(shù)據傳輸可以沿兩個方向，但需要分時半雙工是指數(shù)據傳輸可以沿兩個方向，但需要分時進行。進行。3、全雙工、全雙工全雙工是指數(shù)據可以同時進行雙向傳輸。全雙工是指數(shù)據可以同時進行雙向傳輸。整理課件1 1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念信號的調制與解調

7、信號的調制與解調 利用調制器（利用調制器（Modulator）把數(shù)字信號轉換成模擬信號，然后送到通信線路）把數(shù)字信號轉換成模擬信號，然后送到通信線路上去，再由解調器（上去，再由解調器（Demodulator）把從通信線路上收到的模擬信號轉換）把從通信線路上收到的模擬信號轉換成數(shù)字信號。由于通信是雙向的，調制器和解調器合并在一個裝置中，這成數(shù)字信號。由于通信是雙向的，調制器和解調器合并在一個裝置中，這就是調制解調器就是調制解調器MODEM。整理課件1 1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念傳輸速率：波特率傳輸速率：波特率波特率（波特率（Baud）是每秒鐘傳輸二進制代碼的）是每秒鐘傳輸二進制代碼

8、的位數(shù)，單位是：位秒（位數(shù)，單位是：位秒（bps）。如每秒鐘）。如每秒鐘傳送傳送240個字符，而每個字符格式包含個字符，而每個字符格式包含10位位(1個起始位、個起始位、1個停止位、個停止位、8個數(shù)據位個數(shù)據位)，這，這時的波特率為：時的波特率為： 10位位240個個/秒秒 = 2400 bps整理課件2 單片機串行口單片機串行口 串行口的結構：串行口的結構：有兩個物理上獨立的接收、發(fā)送緩沖器有兩個物理上獨立的接收、發(fā)送緩沖器SBUF，它們占用同，它們占用同一地址一地址99H ；接收器是雙緩沖結構；接收器是雙緩沖結構 ；發(fā)送緩沖器，因為發(fā)；發(fā)送緩沖器，因為發(fā)送時送時CPU是主動的，不會產生重疊

9、錯誤。是主動的，不會產生重疊錯誤。 整理課件2 單片機串行口單片機串行口串行口的控制寄存器串行口的控制寄存器SCON 是一個特殊功能寄存器，用以設定串行口的工作方式、接收是一個特殊功能寄存器，用以設定串行口的工作方式、接收/發(fā)送發(fā)送控制以及設置狀態(tài)標志：控制以及設置狀態(tài)標志：SM0和和SM1為工作方式選擇位，可選擇四種工作方式：為工作方式選擇位，可選擇四種工作方式：整理課件2 單片機串行口單片機串行口SM2，多機通信控制位，主要用于方式，多機通信控制位，主要用于方式2和方式和方式3。當接。當接收機的收機的SM2=1時可以利用收到的時可以利用收到的RB8來控制是否激活來控制是否激活RI（RB80

10、時不激活時不激活RI，收到的信息丟棄；，收到的信息丟棄；RB81時收時收到的數(shù)據進入到的數(shù)據進入SBUF，并激活，并激活RI，進而在中斷服務中將，進而在中斷服務中將數(shù)據從數(shù)據從SBUF讀走）。當讀走）。當SM2=0時，不論收到的時，不論收到的RB8為為0和和1，均可以使收到的數(shù)據進入，均可以使收到的數(shù)據進入SBUF，并激活，并激活RI（即（即此時此時RB8不具有控制不具有控制RI激活的功能）。通過控制激活的功能）。通過控制SM2，可以實現(xiàn)多機通信。可以實現(xiàn)多機通信。在方式在方式0時，時，SM2必須是必須是0。在方式。在方式1時，若時，若SM2=1，則，則只有接收到有效停止位時，只有接收到有效停

11、止位時，RI才置才置1。REN，允許串行接收位。由軟件置，允許串行接收位。由軟件置REN=1，則啟動串，則啟動串行口接收數(shù)據；若軟件置行口接收數(shù)據；若軟件置REN=0，則禁止接收。，則禁止接收。TB8，在方式，在方式2或方式或方式3中，是發(fā)送數(shù)據的第九位，可以中，是發(fā)送數(shù)據的第九位，可以用軟件規(guī)定其作用?？梢杂米鲾?shù)據的奇偶校驗位，或在用軟件規(guī)定其作用?？梢杂米鲾?shù)據的奇偶校驗位，或在多機通信中，作為地址幀多機通信中，作為地址幀/數(shù)據幀的標志位。數(shù)據幀的標志位。整理課件2 單片機串行口單片機串行口RB8，在方式，在方式2或方式或方式3中，是接收到數(shù)據的第九位，作中，是接收到數(shù)據的第九位，作為奇偶校

12、驗位或地址幀為奇偶校驗位或地址幀/數(shù)據幀的標志位。在方式數(shù)據幀的標志位。在方式1時，時，若若SM2=0，則，則RB8是接收到的停止位。是接收到的停止位。TI，發(fā)送中斷標志位。在方式，發(fā)送中斷標志位。在方式0時，當串行發(fā)送第時，當串行發(fā)送第8位數(shù)位數(shù)據結束時，或在其它方式，串行發(fā)送停止位的開始時，據結束時，或在其它方式，串行發(fā)送停止位的開始時，由內部硬件使由內部硬件使TI置置1，向，向CPU發(fā)中斷申請。在中斷服務發(fā)中斷申請。在中斷服務程序中，必須用軟件將其清程序中，必須用軟件將其清0，取消此中斷申請。，取消此中斷申請。RI，接收中斷標志位。在方式，接收中斷標志位。在方式0時，當串行接收第時，當串

13、行接收第8位數(shù)位數(shù)據結束時，或在其它方式，串行接收停止位的中間時，據結束時，或在其它方式，串行接收停止位的中間時，由內部硬件使由內部硬件使RI置置1，向，向CPU發(fā)中斷申請。也必須在中發(fā)中斷申請。也必須在中斷服務程序中，用軟件將其清斷服務程序中，用軟件將其清0，取消此中斷申請。，取消此中斷申請。整理課件3 串行口工作方式串行口工作方式 方式方式0： 方式方式0時，串行口為同步移位寄存器的輸入輸出方式。主要用于擴展并行輸時，串行口為同步移位寄存器的輸入輸出方式。主要用于擴展并行輸入或輸出口。數(shù)據由入或輸出口。數(shù)據由RXD（P3.0）引腳輸入或輸出，同步移位脈沖由）引腳輸入或輸出，同步移位脈沖由T

14、XD（P3.1）引腳輸出。發(fā)送和接收均為）引腳輸出。發(fā)送和接收均為8位數(shù)據，低位在先，高位在后。波位數(shù)據，低位在先，高位在后。波特率固定為特率固定為fosc/12。 1、方式、方式0輸出輸出整理課件3 串行口工作方式串行口工作方式 2、方式、方式0輸入輸入 整理課件3 串行口工作方式串行口工作方式 方式方式1： 方式方式1是是10位數(shù)據的異步通信口。位數(shù)據的異步通信口。TXD為數(shù)據發(fā)送引腳，為數(shù)據發(fā)送引腳，RXD為數(shù)據接收引腳，傳送一幀數(shù)據的格式如圖所示。其為數(shù)據接收引腳，傳送一幀數(shù)據的格式如圖所示。其中中1位起始位，位起始位，8位數(shù)據位，位數(shù)據位，1位停止位。位停止位。整理課件3 串行口工作

15、方式串行口工作方式方式方式2和方式和方式3： 方式方式2或方式或方式3時為時為11位數(shù)據的異步通信口。位數(shù)據的異步通信口。TXD為數(shù)據發(fā)送引腳，為數(shù)據發(fā)送引腳，RXD為數(shù)據接收引腳為數(shù)據接收引腳 。整理課件3 串行口工作方式串行口工作方式四、波特率的計算四、波特率的計算方式方式0和方式和方式2的波特率：固定，的波特率：固定，方式方式1和方式和方式3的波特率：可變，由定時器的波特率：可變，由定時器T1的溢出的溢出率來決定。率來決定。波特率計算公式：波特率計算公式：方式方式0的波特率的波特率 = fosc/12方式方式2的波特率的波特率 =（2SMOD/64）* fosc 方式方式1的波特率的波特

16、率 =（2SMOD/32）*（T1溢出率）溢出率）方式方式3的波特率的波特率 =（2SMOD/32）*（T1溢出率）溢出率）整理課件3 串行口工作方式串行口工作方式串行口工作之前，應對其進行初始化，主要是設置串行口工作之前，應對其進行初始化，主要是設置產生波特率的定時器產生波特率的定時器1、串行口控制和中斷控制。、串行口控制和中斷控制。具體步驟如下：具體步驟如下：確定確定T1的工作方式（編程的工作方式（編程TMOD寄存器）；寄存器）；計算計算T1的初值，裝載的初值，裝載TH1、TL1；啟動啟動T1（編程（編程TCON中的中的TR1位）；位）；確定串行口控制（編程確定串行口控制（編程SCON寄存

17、器）；寄存器）；1. 串行口在中斷方式工作時，要進行中斷設置（編串行口在中斷方式工作時，要進行中斷設置（編程程IE、IP寄存器）。寄存器）。整理課件設置串行口關鍵寄存器設置串行口關鍵寄存器 定時控制寄存器定時控制寄存器TMOD 定時計數(shù)寄存器定時計數(shù)寄存器TH1，TL1 串行控制寄存器串行控制寄存器SCON 電源控制寄存器電源控制寄存器PCOM 中斷設置（編程中斷設置（編程IE、IP寄存器）寄存器） 啟動啟動T1整理課件根據波特率，晶振頻率計算初值：根據波特率，晶振頻率計算初值：設晶振頻率為設晶振頻率為11.0592MHZ 11.0592MHZ ，5151機以串口工作方式機以串口工作方式1 1

18、，波特，波特率為率為9600bps9600bps，初值初值=0 xfa=0 xfa（加倍）（加倍）, 0 xfd(, 0 xfd(不加倍不加倍) )整理課件設置串行口關鍵代碼設置串行口關鍵代碼TMOD=0 x20;TH1=0 xfa;TL1=0 xfa;SCON=0 x50;PCON=0 x80;EA=1;ES=1;TR1=1;整理課件串行口使用關鍵代碼串行口使用關鍵代碼發(fā)送端關鍵代碼發(fā)送端關鍵代碼:TI=0 ;TI=0 ;清發(fā)送標志位清發(fā)送標志位SBUF=Sdata ;SBUF=Sdata ;發(fā)送數(shù)據賦串行發(fā)送數(shù)據賦串行 緩沖寄存器緩沖寄存器While(!TI) ;While(!TI) ;等待數(shù)據發(fā)送完畢等待數(shù)據發(fā)送完畢整理課件串行口使用關鍵代碼串行口使用關鍵代碼接收端關鍵代碼接收