單片機(jī)及接口技術(shù)10(第五章)課件

一、串行通信的基本概念*二、單片機(jī)中的串行口*三、USART串行通信接口芯片8251A*第五章串行通信一、串行通信的基本概念*第五章串行通信兩種基本形式——同步與異步傳輸速率——比特率與波特率單工與雙工方式調(diào)制與解調(diào)串行通信中的校驗(yàn)方式串行通信的接口標(biāo)準(zhǔn)—RS232C，422，423,485一、串行通信的基本概念兩種基本形式——同步與異步一、串行通信的基本概念同步傳輸：·連續(xù)串行傳送數(shù)據(jù)的通信方式，一次通信只傳送一幀信息；·發(fā)送方與接收方使用同一時(shí)鐘。同步通信信息幀格式：·同步字符用于確認(rèn)數(shù)據(jù)字符的開始，起起始同步的作用；·校驗(yàn)字符有1-2個(gè)，用于校驗(yàn)接受數(shù)據(jù)字符的正確性1、同步與異步同步字符數(shù)據(jù)流校驗(yàn)同步傳輸：1、同步與異步同步字符數(shù)據(jù)流校驗(yàn)異步傳輸：·發(fā)送方與接受方不使用同一時(shí)鐘，其時(shí)鐘源彼此獨(dú)立；·通過字符幀格式協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。異步通信字符幀格式：P1105——8位起始位數(shù)據(jù)校驗(yàn)位停止位1、同步與異步（低位在前）異步傳輸：P1105——8位起始位數(shù)據(jù)校驗(yàn)位停止2、傳輸速率與波特率傳輸速率：

每秒鐘傳送二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，用于表征數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?。（單位是b/s）波特率（比特率）：

每秒鐘傳送離散信號(hào)的數(shù)目，也稱調(diào)制信號(hào)的傳輸率，和調(diào)制方式有關(guān)。調(diào)幅、調(diào)頻情況下，波特率和傳輸速率相同；調(diào)相情況下，波特率與傳輸率有區(qū)別。

異步通信的波特率在50~9600b/s之間，常為時(shí)鐘頻率的1/16或1/64。2、傳輸速率與波特率傳輸速率：3、串行通信的制式全雙工

有兩個(gè)獨(dú)立的通信回路，需三條信號(hào)線。半雙工

只有一個(gè)通信回路，需兩條信號(hào)線。單工

只能單方向傳輸信號(hào)。3、串行通信的制式全雙工4、調(diào)制與解調(diào)調(diào)制：

數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)。調(diào)制的幾種形式：

ASK（調(diào)幅）:用幅值大小區(qū)分0、1信號(hào)；

FSK（調(diào)頻）：用頻率變化區(qū)分0、1信號(hào)；

PSK（調(diào)相）：用相位變化區(qū)分0、1信號(hào)。解調(diào)：

將數(shù)字信號(hào)從接收到的調(diào)制模擬信號(hào)中檢出的技術(shù)。信號(hào)傳輸形式：

原信號(hào)傳輸——基帶傳輸（數(shù)字信號(hào)傳輸）模擬信號(hào)傳輸——寬帶傳輸（數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)進(jìn)行傳輸，一條信號(hào)線上可同時(shí)傳送多組數(shù)字信號(hào)）4、調(diào)制與解調(diào)調(diào)制：奇偶校驗(yàn)方式（異步通信中使用）

發(fā)送的數(shù)據(jù)和校驗(yàn)位中“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)（奇校驗(yàn)）或偶數(shù)（偶校驗(yàn)）。校驗(yàn)和方式

發(fā)送數(shù)據(jù)求和，保留低8位或16位做校驗(yàn)。CRC碼校驗(yàn)方式（CyclicRedundancyCheck,循環(huán)冗余校驗(yàn)）

發(fā)送數(shù)據(jù)被生成多項(xiàng)式除，用余式做校驗(yàn)。5、校驗(yàn)方式奇偶校驗(yàn)方式（異步通信中使用）5、校驗(yàn)方式RS—232C標(biāo)準(zhǔn)接口·是美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）與Bell等公司在1969年開發(fā)并公布的一種按位進(jìn)行通信的總線標(biāo)準(zhǔn)，適用于同步和異步方式?！な且环NDTE（DataTerminalEquipment)和DCE

(DataCommunicationEquipment)之間的信號(hào)傳輸線。6、串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)RS—232C標(biāo)準(zhǔn)接口6、串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)6、串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)(1)RS—232C標(biāo)準(zhǔn)接口電氣性能：

電平：采用負(fù)邏輯15V

邏輯1：-3V—-15V

邏輯0：+3V—+15V

接收器輸入阻抗：3—7KΩ

驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)換速率：〈30V/s

信號(hào)線上最大負(fù)載電容：〈2500pf最大電纜長度為30m

最高傳輸速率：20KB/S6、串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)(1)RS—232C標(biāo)準(zhǔn)接口電氣性能：(2)信號(hào)線分配及定義標(biāo)準(zhǔn)25pinD型插座

1.GND

機(jī)架地（保護(hù)地）

2.TxD

發(fā)送數(shù)據(jù)端

3.RxD

接收數(shù)據(jù)端

4.RTS

請(qǐng)求發(fā)送 Request-To-Send 5.CTS

清除發(fā)送 Clear-To-Send 6.DSR

數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好 Data-Set-Ready 7.SGND

信號(hào)地

8.DCD

載波檢測 Data-Carrier-Detect 20.DTR

數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好Data-Terminal-Ready 22.RI

振鈴指示(2)信號(hào)線分配及定義標(biāo)準(zhǔn)25pinD型插座(3)RS-232C的接線形式

2.TxD

TxD 3.RxD

RxD 4.RTS

RTS

5.CTS CTS

6.DSR

DSR 7.SGND

SGND 8.DCD

DCD 20.DTR DTR(3)RS-232C的接線形式(3)RS-232C的接線形式

2.TxD

TxD 3.RxD

RxD 4.RTS

RTS

5.CTS CTS

6.DSR

DSR 7.SGND

SGND 8.DCD

DCD 20.DTR DTR(3)RS-232C的接線形式RS—422A接口

平衡式差分傳送RS—423接口 非平衡式差分傳送RS—485接口是RS-422A的變形，區(qū)別是：RS-422A為全雙工，采用兩對(duì)平衡差分信號(hào)線；RS-485為半雙工，采用一對(duì)差分信號(hào)線，對(duì)于多站互連十分方便。

6、串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)RS—422A接口6、串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)二、單片機(jī)中的串行口結(jié)構(gòu)原理T1發(fā)送中斷

TXD串行輸出 （P3.1)

內(nèi)部總線移位時(shí)鐘

RXD串行輸入 （P3.0）

RI接收中斷發(fā)送SBUF接收SBUF輸入移位寄存器輸出移位寄存器二、單片機(jī)中的串行口結(jié)構(gòu)原理1、串行口控制寄存器SCON的格式

SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI功能SM0和SM1：串行口方式控制位，決定工作方式。

SM0SM1方式具體功能 波特率

0 0 方式08位移位寄存器FOSC的/1201 方式110位異步收發(fā)

可調(diào)

10方式211位異步收發(fā)FOSC的1/64或1/3211方式311位異步收發(fā)

可調(diào)

1、串行口控制寄存器SCON的格式SM2:

允許方式2和方式3進(jìn)行多機(jī)通信控制位。

在方式2或方式3下：如SM2=0,串行口以單機(jī)發(fā)送或接收方式工作，TI和RI以正常方式被激活，但不會(huì)引起中斷請(qǐng)求（只能采用查詢法進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送）；若SM2=1且RB8=1時(shí)，RI不僅被激活而且可以向CPU請(qǐng)求中斷；若接收到的第9位數(shù)據(jù)(RB8)為0,不激活RI。

在方式1時(shí)，SM2應(yīng)設(shè)置為0，此時(shí)只有收到有效停止位時(shí)才會(huì)激活RI，若沒有接收到停止位，則RI清0。

在方式0中，SM2不用，應(yīng)設(shè)置為0。SM2:允許方式2和方式3進(jìn)行多機(jī)通信控制位。REN：允許串行接收控制位。軟件置1允許接收，若為0則禁止接收。TB8：用于在方式2和方式3時(shí)存放發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)。（1或0）由軟件置位或復(fù)位。RB8：用于在方式2和方式3時(shí)存放接收到的第9位數(shù)據(jù)；在方式1下，若SM2=0，則RB8用于存放接收到的停止位。在方式0下，不使用RB8。TI：發(fā)送中斷標(biāo)志位。發(fā)送前必須由軟件清0。RI：接收中斷標(biāo)志位。必須由軟件清0REN：允許串行接收控制位。2、串行口工作方式(1)方式0：

SM0=0，SM1=0，SM2=0

移位寄存器方式：RXD輸入/輸出，TXD輸出同步移位脈沖。波特率=fosc/12（固定）。

數(shù)據(jù)格式：8位，低位在先。

波形圖：（方式0發(fā)送）

寫入SBUFSENDSHIFTRXD(OUT)D0D1D2D3D4D5D6D7TXDTI

同步脈沖2、串行口工作方式(1)方式0：SM0=0，SM1=0，方式0接收（REN=1，RI=0） 清SCON中的RI位RIRECEIVESHIFTRXD(IN) D0D1D2D3D4D5D6D7TXD(2)方式1：SM0=0，SM1=1

8位異步通信口：RXD接收數(shù)據(jù)，TXD發(fā)送數(shù)據(jù)。波特率可變，由定時(shí)器控制。

數(shù)據(jù)格式：每幀10位，1位起始位，8位數(shù)據(jù)，1位停止位。數(shù)據(jù)位低位在先。同步脈沖方式0接收（REN=1，RI=0）同步脈沖方式1發(fā)送TXCLK

寫入SBUF SENDSHIFTTXD起始位

D0D1D2D3D4D5D6D7停止位TI方式1接收（RI=0，SM2=0或接收到停止位1數(shù)據(jù)有效）RXCLKRXD

起始位

D0D1D2D3D4D5D6D7停止位SHIFTRI單片機(jī)及接口技術(shù)10(第五章)課件(3)方式2

SM0=1，SM1=0

9位異步通信口。

數(shù)據(jù)格式：每幀11位，1位起始位，8位數(shù)據(jù)，1位可編程位，1位停止位。數(shù)據(jù)位低位在先。發(fā)送時(shí)可編程位（TB8）送出0或1，接收時(shí)可編程位送入SCON中的RB8。(3)方式2SM0=1，SM1=0(3)方式2

SM0=1，SM1=0發(fā)送：TXD輸出。CPU執(zhí)行寫SBUF指令后開始發(fā)送，送完一幀后，TI置1，在發(fā)送下一幀之前，TI必須清零（由中斷服務(wù)程序或查詢程序）。接收：當(dāng)REN=1時(shí)，允許接收數(shù)據(jù)。檢測到RXD端有負(fù)跳變并確認(rèn)起始位后，開始接收數(shù)據(jù)。當(dāng)收到第9位數(shù)據(jù)后，若(1)RI=0；（2)SM2=0或第9位數(shù)據(jù)=1，則接收數(shù)據(jù)有效，8位數(shù)據(jù)送入SBUF，第9位數(shù)據(jù)送入RB8，并使RI=1。否則接收數(shù)據(jù)丟失。(4)方式3SM0=1，SM1=1同方式2，只是通信波特率不同。(3)方式2SM0=1，SM1=0方式0：

波特率是固定的，其值為fosc/12。方式2：

波特率=2smod.fosc/64方式3:(同方式1)

波特率由定時(shí)器T1或T0的溢出率決定，是可變的。

波特率=2smod.T1溢出率/32T1溢出率=fosc[1/(2k-初值)]/12;k為定時(shí)器T1的位數(shù)。

注：定時(shí)器T1或T0通常工作于方式2。4、波特率的計(jì)算與設(shè)置方式0：4、波特率的計(jì)算與設(shè)置串行口常用波特率及T1初值（方式1和方式3時(shí)）常用波特率時(shí)鐘頻率FOSCSMOD計(jì)/定方式計(jì)/定初值19.2K9.6K4.8K2.4K1.2K60011011.0592MHz11.0592MHz11.0592MHz11.0592MHz11.0592MHz11.0592MHz6MHz10000002222222FDHFDHFAHF4HE8HD0H72H串行口常用波特率及T1初值（方式1和方式3時(shí)）常用波特率時(shí)鐘(三)串行口的應(yīng)用串行口在方式0下的應(yīng)用在方式0下，串行口可被設(shè)置成并入串出的輸出口（需外接一片8位串行輸入并行輸出的同步移位寄存器）或串入并出的輸入口（需外接一片8位并行輸入串行輸出的同步移位寄存器）。

串行口在其他方式下的應(yīng)用

方式1為10位異步通信，有8位數(shù)據(jù)位，不可用于多機(jī)通信。

方式2和方式3為11位異步通信，有9位數(shù)據(jù)位，可在多機(jī)方式下通信（SM2=1）。(三)串行口的應(yīng)用串行口在方式0下的應(yīng)用8031RXDTXDP1.0DATACD4090CLKSTB例題：根據(jù)下圖的線路連接，編寫發(fā)光二極管自左至右以一定速度輪流顯示的程序。設(shè)發(fā)光二極管為共陰極接法。

CD4049——8位串行輸入并行輸出的同步移位寄存器,STB為控制端（0—串行輸入數(shù)據(jù)且并行輸出端關(guān)閉，1—并行輸出數(shù)據(jù)且串行輸入端關(guān)閉）。8031DATACD4090例題：根據(jù)下圖的線路解：ORG2000H MOVSCON，#00H;令串行口為方式0 MOVIE，#90H;開串行口中斷 CLRP1.0;禁止CD4094并行輸出 MOVA，#80H

;起始顯示碼送A MOVSBUF，A;

8031串行輸出LOOP：SJMPLOOP;等待串行口輸出完ORG0023H AJMPSBV ;轉(zhuǎn)SBV ORG0100HSBV：SETBP1.0 ;點(diǎn)亮發(fā)光管 ACALLDELAY;點(diǎn)亮一段時(shí)間 CLRTI ;清發(fā)送中斷標(biāo)志 RRA ;準(zhǔn)備點(diǎn)亮下一位CLRP1.0;滅顯示MOVSBUF，A;串行口輸出

RETIDELAY：;延時(shí)程序： END解：ORG2000HDELAY：例題：根據(jù)下圖的線路連接，編寫串行輸入開關(guān)量并存入20H單元的程序。要求：控制開關(guān)KC斷開（KC=1）時(shí)8031處于等待狀態(tài)，KC合上時(shí)8031開始輸入并進(jìn)行模擬。KC8031RXDTXDP1.1P1.0Q8CD4014CLKP/SCD4014——并行輸入串行輸出的同步移位寄存器,P/S為控制端（0—串行輸出且并行輸入端關(guān)閉，1—并行輸入數(shù)據(jù)且串行輸出端關(guān)閉）。例題：根據(jù)下圖的線路連接，編寫串行輸入開關(guān)量并存入20H單元解：ORG2000H START：JBP1.0,$;若KC斷開，則等待SETBP1.1;令CD4014并行輸入開關(guān)量CLRP1.1;CD4014開始串行輸出MOVSCON，#10H;令串行口為方式0，啟動(dòng)接收

JNBRI,$;等待接收

CLRRI;若接收已完，則請(qǐng)RI MOVA，SBUF;開關(guān)量送累加器A MOV20H，A;存入內(nèi)存 ACALLOTHPRO;轉(zhuǎn)其他程序 SJMPSTART;準(zhǔn)備下次開關(guān)量輸入

END解：ORG2000H例題：請(qǐng)用中斷法編出串行口在方式1下的發(fā)送程序。設(shè)單片機(jī)主頻為6MHz，定時(shí)器T1用作波特率發(fā)生器，波特率為2400b/s，發(fā)送字符塊在內(nèi)部RAM的起始地址為TBLOCK，字符塊長度為LEN。要求奇校驗(yàn)位在數(shù)據(jù)第8位發(fā)送。字符塊長度LEN率先發(fā)送。

例題：請(qǐng)用中斷法編出串行口在方式1下的發(fā)送程序。設(shè)單片機(jī)主頻開始定時(shí)器T1初始化（波特率設(shè)置并啟動(dòng)T1）串行口為方式1字符塊起始地址送R0字符塊長度字節(jié)送R2發(fā)送字符塊長度字節(jié)開CPU中斷開串行口中斷主程序流程圖發(fā)送中斷服務(wù)程序流程圖關(guān)串行口中斷發(fā)送字符送A形成奇校驗(yàn)位添加到第8數(shù)據(jù)位啟動(dòng)串行口發(fā)送所有字符發(fā)完？字符塊指針加1中斷返回停止發(fā)送YN開始定時(shí)器T1初始化串行口為方式1字符塊起始地址送R0發(fā)送字例題：請(qǐng)用查詢法編出串行口在方式3下的接收程序。設(shè)單片機(jī)主頻為6MHz，波特率為2400b/s，接收數(shù)據(jù)區(qū)起始地址為RBLOCK（內(nèi)部RAM），接收數(shù)據(jù)塊長度字節(jié)由始發(fā)端發(fā)送來。要求采用累加和校驗(yàn)。例題：請(qǐng)用查詢法編出串行口在方式3下的接收程序。設(shè)單片機(jī)主頻主程序流程圖開始定時(shí)器T1方式2設(shè)置時(shí)間常數(shù)初值啟動(dòng)T1串行口為方式3SMOD=1接收數(shù)據(jù)區(qū)起始地址送R0累加和寄存器R3清零調(diào)用接收子程序停機(jī)主程序流程圖開始定時(shí)器T1方式2串行口為方式3接收數(shù)據(jù)區(qū)起始接收子程序流程圖返回清除RI比較兩個(gè)累加和YN清楚RI清RI數(shù)據(jù)塊長度字節(jié)存R2求累加和并送R3數(shù)據(jù)塊長度字節(jié)接收完？清RI收到字符存入內(nèi)存求累加和并送入R3接收數(shù)據(jù)區(qū)指針加1一個(gè)字符幀接收完？N全部字符收完？NYY累加和字節(jié)收完？N相等？YERRORYN接收子程序流程圖返回清除RIYN清楚RI清RI數(shù)據(jù)塊長度字節(jié)(四)串行通訊中的多機(jī)通訊硬件連接TxD

RxD

8051

（主）TxDRxD8051

（從0）TxDRxD8051

（從n）(四)串行通訊中的多機(jī)通訊硬件連接TxDTxD工作流程方式2或3，主機(jī)SM2=0，TB8=1——傳送地址信息 TB8=0——傳送數(shù)據(jù)信息。 從機(jī)SM2=1——從機(jī)只接收地址幀。從機(jī)SM2=0——既接收地址幀又接收數(shù)據(jù)幀。工作流程SM2=0，對(duì)于地址信息和數(shù)據(jù)信息都接收?！と繌臋C(jī)將SM2設(shè)為1，處于只接收地址幀狀態(tài)?！ぶ鳈C(jī)首先發(fā)送地址信息，并置TB8=1?！臋C(jī)收到地址幀后，和自己本機(jī)地址比較。若相等，則為被尋址機(jī)，將自己的SM2清零，準(zhǔn)備接受下面的數(shù)據(jù)。若地址不等，維持SM2=1，對(duì)后面的數(shù)據(jù)不理睬?！ぶ鳈C(jī)在地址發(fā)完后，發(fā)送數(shù)據(jù)幀，并使TB8=0?！じ淖儚臋C(jī)時(shí)，主機(jī)再發(fā)送地址幀（TB8=1），原來的從機(jī)使自己的SM2=1，結(jié)束接收數(shù)據(jù)。SM2=0，對(duì)于地址信息和數(shù)據(jù)信息都接收。UART(異步通用收發(fā)器)基本結(jié)構(gòu):

發(fā)送器:TDR+TSR控制器:命令與狀態(tài)接收器:RDR+RSR接收過程:(設(shè)K=16)發(fā)送器接收器控制器緩沖器三、UART和USARTUART(異步通用收發(fā)器)發(fā)送器接收器控制器緩沖器三1、USART串行通信接口芯片8251A結(jié)構(gòu)框圖發(fā)送緩沖器發(fā)送控制器接收緩沖器接收控制器數(shù)據(jù)總線緩沖器讀/寫控制邏輯調(diào)制解調(diào)控制器RESETCLKC/DRDWRCSDSRCTSDTRRTSTxDTxRDYTxEMPTYTxCRxDRxRDYRxCSYNDET/BD1、USART串行通信接口芯片8251A結(jié)構(gòu)框圖發(fā)送緩沖器發(fā)8251A的引腳

CSC/DRDWR 操作

0001接收數(shù)據(jù)寄存器DB0010 DB發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器

0101 狀態(tài)寄存器DB0110 DB命令寄存器或控制寄存器

1XXX8251A的DB為三態(tài)

011X 8251A的DB為三態(tài)TxRDY：發(fā)送器準(zhǔn)備好RxRDY：接收器準(zhǔn)備好SYNDET：同步檢測信號(hào)DTR：數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好DSR：數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好RTS：請(qǐng)求發(fā)送信號(hào) CTS：清除請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)8251A的引腳CSC/DRDWR2、初始化編程方式寄存器

S2S1EPPENL2L1B2B1波特率系數(shù)00：同步方式01：異步K=110：K=1611：K=64字符長度00：5位01：6位10：7位11：8位校驗(yàn)x0：無校驗(yàn)01：奇校驗(yàn)11：偶校驗(yàn)同步控制x0:內(nèi)同步x1:外同步0x:雙同步1x:單同步幀控制00:不確定01:1位停止位10:3/2位停止位11:2位停止位N同步Y(jié)2、初始化編程方式寄存器S2S1控制寄存器

1:發(fā)送允許

1:使DTR輸出為0 1:接收允許1:內(nèi)部復(fù)位送中止符1使TxD輸出為01使出錯(cuò)標(biāo)志復(fù)位(PE,OE,FE)搜索方式1:進(jìn)行同步符搜索

EHIRRTSERSBRKRxEDTRTxEN請(qǐng)求發(fā)送1:使RTS輸出為0控制寄存器 送中止符1使出錯(cuò)標(biāo)搜索方式EH狀態(tài)字FE=1幀錯(cuò)

OE=1脫碼錯(cuò)

PE=1奇偶錯(cuò)DSR，SYNDET，TxE，RxRDY，TxRDY同引腳定義

DSRSYNDETFEOEPETxERxRDYTxRDY狀態(tài)字DSRSYNDETFEO編程框圖同步方式輸入控制字IR=1傳送結(jié)束輸入方式字NY數(shù)據(jù)傳送NNY輸入第二同步符輸入第一同步符雙同步Y(jié)NY編程框圖同步方式輸入控制字IR=1傳送結(jié)束輸入方式字NY數(shù)據(jù)3、Xon/Xoff規(guī)約發(fā)送方流程初始化接收字符發(fā)送完11HN發(fā)送一字符Y有可接收字符N結(jié)束Y停止發(fā)送YNN13HY3、Xon/Xoff規(guī)約發(fā)送方流程初始化接收字符發(fā)送完11H接收完初始化準(zhǔn)備好接收發(fā)送11H接收一字符需要暫停接收發(fā)送13H結(jié)束YNNYNY接收程序流程接收完初始化準(zhǔn)備好接收發(fā)送11H接收一字符需要暫停接收發(fā)送1謝謝大家！謝謝大家！一、串行通信的基本概念*二、單片機(jī)中的串行口*三、USART串行通信接口芯片8251A*第五章串行通信一、串行通信的基本概念*第五章串行通信兩種基本形式——同步與異步傳輸速率——比特率與波特率單工與雙工方式調(diào)制與解調(diào)串行通信中的校驗(yàn)方式串行通信的接口標(biāo)準(zhǔn)—RS232C，422，423,485一、串行通信的基本概念兩種基本形式——同步與異步一、串行通信的基本概念同步傳輸：·連續(xù)串行傳送數(shù)據(jù)的通信方式，一次通信只傳送一幀信息；·發(fā)送方與接收方使用同一時(shí)鐘。同步通信信息幀格式：·同步字符用于確認(rèn)數(shù)據(jù)字符的開始，起起始同步的作用；·校驗(yàn)字符有1-2個(gè)，用于校驗(yàn)接受數(shù)據(jù)字符的正確性1、同步與異步同步字符數(shù)據(jù)流校驗(yàn)同步傳輸：1、同步與異步同步字符數(shù)據(jù)流校驗(yàn)異步傳輸：·發(fā)送方與接受方不使用同一時(shí)鐘，其時(shí)鐘源彼此獨(dú)立；·通過字符幀格式協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。異步通信字符幀格式：P1105——8位起始位數(shù)據(jù)校驗(yàn)位停止位1、同步與異步（低位在前）異步傳輸：P1105——8位起始位數(shù)據(jù)校驗(yàn)位停止2、傳輸速率與波特率傳輸速率：

每秒鐘傳送二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，用于表征數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣取＃▎挝皇莃/s）波特率（比特率）：

每秒鐘傳送離散信號(hào)的數(shù)目，也稱調(diào)制信號(hào)的傳輸率，和調(diào)制方式有關(guān)。調(diào)幅、調(diào)頻情況下，波特率和傳輸速率相同；調(diào)相情況下，波特率與傳輸率有區(qū)別。

異步通信的波特率在50~9600b/s之間，常為時(shí)鐘頻率的1/16或1/64。2、傳輸速率與波特率傳輸速率：3、串行通信的制式全雙工

有兩個(gè)獨(dú)立的通信回路，需三條信號(hào)線。半雙工

只有一個(gè)通信回路，需兩條信號(hào)線。單工

只能單方向傳輸信號(hào)。3、串行通信的制式全雙工4、調(diào)制與解調(diào)調(diào)制：

數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)。調(diào)制的幾種形式：

ASK（調(diào)幅）:用幅值大小區(qū)分0、1信號(hào)；

FSK（調(diào)頻）：用頻率變化區(qū)分0、1信號(hào)；

PSK（調(diào)相）：用相位變化區(qū)分0、1信號(hào)。解調(diào)：

將數(shù)字信號(hào)從接收到的調(diào)制模擬信號(hào)中檢出的技術(shù)。信號(hào)傳輸形式：

原信號(hào)傳輸——基帶傳輸（數(shù)字信號(hào)傳輸）模擬信號(hào)傳輸——寬帶傳輸（數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)進(jìn)行傳輸，一條信號(hào)線上可同時(shí)傳送多組數(shù)字信號(hào)）4、調(diào)制與解調(diào)調(diào)制：奇偶校驗(yàn)方式（異步通信中使用）

發(fā)送的數(shù)據(jù)和校驗(yàn)位中“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)（奇校驗(yàn)）或偶數(shù)（偶校驗(yàn)）。校驗(yàn)和方式

發(fā)送數(shù)據(jù)求和，保留低8位或16位做校驗(yàn)。CRC碼校驗(yàn)方式（CyclicRedundancyCheck,循環(huán)冗余校驗(yàn)）

發(fā)送數(shù)據(jù)被生成多項(xiàng)式除，用余式做校驗(yàn)。5、校驗(yàn)方式奇偶校驗(yàn)方式（異步通信中使用）5、校驗(yàn)方式RS—232C標(biāo)準(zhǔn)接口·是美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）與Bell等公司在1969年開發(fā)并公布的一種按位進(jìn)行通信的總線標(biāo)準(zhǔn)，適用于同步和異步方式?！な且环NDTE（DataTerminalEquipment)和DCE

(DataCommunicationEquipment)之間的信號(hào)傳輸線。6、串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)RS—232C標(biāo)準(zhǔn)接口6、串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)6、串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)(1)RS—232C標(biāo)準(zhǔn)接口電氣性能：

電平：采用負(fù)邏輯15V

邏輯1：-3V—-15V

邏輯0：+3V—+15V

接收器輸入阻抗：3—7KΩ

驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)換速率：〈30V/s

信號(hào)線上最大負(fù)載電容：〈2500pf最大電纜長度為30m

最高傳輸速率：20KB/S6、串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)(1)RS—232C標(biāo)準(zhǔn)接口電氣性能：(2)信號(hào)線分配及定義標(biāo)準(zhǔn)25pinD型插座

1.GND

機(jī)架地（保護(hù)地）

2.TxD

發(fā)送數(shù)據(jù)端

3.RxD

接收數(shù)據(jù)端

4.RTS

請(qǐng)求發(fā)送 Request-To-Send 5.CTS

清除發(fā)送 Clear-To-Send 6.DSR

數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好 Data-Set-Ready 7.SGND

信號(hào)地

8.DCD

載波檢測 Data-Carrier-Detect 20.DTR

數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好Data-Terminal-Ready 22.RI

振鈴指示(2)信號(hào)線分配及定義標(biāo)準(zhǔn)25pinD型插座(3)RS-232C的接線形式

2.TxD

TxD 3.RxD

RxD 4.RTS

RTS

5.CTS CTS

6.DSR

DSR 7.SGND

SGND 8.DCD

DCD 20.DTR DTR(3)RS-232C的接線形式(3)RS-232C的接線形式

2.TxD

TxD 3.RxD

RxD 4.RTS

RTS

5.CTS CTS

6.DSR

DSR 7.SGND

SGND 8.DCD

DCD 20.DTR DTR(3)RS-232C的接線形式RS—422A接口

平衡式差分傳送RS—423接口 非平衡式差分傳送RS—485接口是RS-422A的變形，區(qū)別是：RS-422A為全雙工，采用兩對(duì)平衡差分信號(hào)線；RS-485為半雙工，采用一對(duì)差分信號(hào)線，對(duì)于多站互連十分方便。

6、串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)RS—422A接口6、串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)二、單片機(jī)中的串行口結(jié)構(gòu)原理T1發(fā)送中斷

TXD串行輸出 （P3.1)

內(nèi)部總線移位時(shí)鐘

RXD串行輸入 （P3.0）

RI接收中斷發(fā)送SBUF接收SBUF輸入移位寄存器輸出移位寄存器二、單片機(jī)中的串行口結(jié)構(gòu)原理1、串行口控制寄存器SCON的格式

SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI功能SM0和SM1：串行口方式控制位，決定工作方式。

SM0SM1方式具體功能 波特率

0 0 方式08位移位寄存器FOSC的/1201 方式110位異步收發(fā)

可調(diào)

10方式211位異步收發(fā)FOSC的1/64或1/3211方式311位異步收發(fā)

可調(diào)

1、串行口控制寄存器SCON的格式SM2:

允許方式2和方式3進(jìn)行多機(jī)通信控制位。

在方式2或方式3下：如SM2=0,串行口以單機(jī)發(fā)送或接收方式工作，TI和RI以正常方式被激活，但不會(huì)引起中斷請(qǐng)求（只能采用查詢法進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送）；若SM2=1且RB8=1時(shí)，RI不僅被激活而且可以向CPU請(qǐng)求中斷；若接收到的第9位數(shù)據(jù)(RB8)為0,不激活RI。

在方式1時(shí)，SM2應(yīng)設(shè)置為0，此時(shí)只有收到有效停止位時(shí)才會(huì)激活RI，若沒有接收到停止位，則RI清0。

在方式0中，SM2不用，應(yīng)設(shè)置為0。SM2:允許方式2和方式3進(jìn)行多機(jī)通信控制位。REN：允許串行接收控制位。軟件置1允許接收，若為0則禁止接收。TB8：用于在方式2和方式3時(shí)存放發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)。（1或0）由軟件置位或復(fù)位。RB8：用于在方式2和方式3時(shí)存放接收到的第9位數(shù)據(jù)；在方式1下，若SM2=0，則RB8用于存放接收到的停止位。在方式0下，不使用RB8。TI：發(fā)送中斷標(biāo)志位。發(fā)送前必須由軟件清0。RI：接收中斷標(biāo)志位。必須由軟件清0REN：允許串行接收控制位。2、串行口工作方式(1)方式0：

SM0=0，SM1=0，SM2=0

移位寄存器方式：RXD輸入/輸出，TXD輸出同步移位脈沖。波特率=fosc/12（固定）。

數(shù)據(jù)格式：8位，低位在先。

波形圖：（方式0發(fā)送）

寫入SBUFSENDSHIFTRXD(OUT)D0D1D2D3D4D5D6D7TXDTI

同步脈沖2、串行口工作方式(1)方式0：SM0=0，SM1=0，方式0接收（REN=1，RI=0） 清SCON中的RI位RIRECEIVESHIFTRXD(IN) D0D1D2D3D4D5D6D7TXD(2)方式1：SM0=0，SM1=1

8位異步通信口：RXD接收數(shù)據(jù)，TXD發(fā)送數(shù)據(jù)。波特率可變，由定時(shí)器控制。

數(shù)據(jù)格式：每幀10位，1位起始位，8位數(shù)據(jù)，1位停止位。數(shù)據(jù)位低位在先。同步脈沖方式0接收（REN=1，RI=0）同步脈沖方式1發(fā)送TXCLK

寫入SBUF SENDSHIFTTXD起始位

D0D1D2D3D4D5D6D7停止位TI方式1接收（RI=0，SM2=0或接收到停止位1數(shù)據(jù)有效）RXCLKRXD

起始位

D0D1D2D3D4D5D6D7停止位SHIFTRI單片機(jī)及接口技術(shù)10(第五章)課件(3)方式2

SM0=1，SM1=0

9位異步通信口。

數(shù)據(jù)格式：每幀11位，1位起始位，8位數(shù)據(jù)，1位可編程位，1位停止位。數(shù)據(jù)位低位在先。發(fā)送時(shí)可編程位（TB8）送出0或1，接收時(shí)可編程位送入SCON中的RB8。(3)方式2SM0=1，SM1=0(3)方式2

SM0=1，SM1=0發(fā)送：TXD輸出。CPU執(zhí)行寫SBUF指令后開始發(fā)送，送完一幀后，TI置1，在發(fā)送下一幀之前，TI必須清零（由中斷服務(wù)程序或查詢程序）。接收：當(dāng)REN=1時(shí)，允許接收數(shù)據(jù)。檢測到RXD端有負(fù)跳變并確認(rèn)起始位后，開始接收數(shù)據(jù)。當(dāng)收到第9位數(shù)據(jù)后，若(1)RI=0；（2)SM2=0或第9位數(shù)據(jù)=1，則接收數(shù)據(jù)有效，8位數(shù)據(jù)送入SBUF，第9位數(shù)據(jù)送入RB8，并使RI=1。否則接收數(shù)據(jù)丟失。(4)方式3SM0=1，SM1=1同方式2，只是通信波特率不同。(3)方式2SM0=1，SM1=0方式0：

波特率是固定的，其值為fosc/12。方式2：

波特率=2smod.fosc/64方式3:(同方式1)

波特率由定時(shí)器T1或T0的溢出率決定，是可變的。

波特率=2smod.T1溢出率/32T1溢出率=fosc[1/(2k-初值)]/12;k為定時(shí)器T1的位數(shù)。

注：定時(shí)器T1或T0通常工作于方式2。4、波特率的計(jì)算與設(shè)置方式0：4、波特率的計(jì)算與設(shè)置串行口常用波特率及T1初值（方式1和方式3時(shí)）常用波特率時(shí)鐘頻率FOSCSMOD計(jì)/定方式計(jì)/定初值19.2K9.6K4.8K2.4K1.2K60011011.0592MHz11.0592MHz11.0592MHz11.0592MHz11.0592MHz11.0592MHz6MHz10000002222222FDHFDHFAHF4HE8HD0H72H串行口常用波特率及T1初值（方式1和方式3時(shí)）常用波特率時(shí)鐘(三)串行口的應(yīng)用串行口在方式0下的應(yīng)用在方式0下，串行口可被設(shè)置成并入串出的輸出口（需外接一片8位串行輸入并行輸出的同步移位寄存器）或串入并出的輸入口（需外接一片8位并行輸入串行輸出的同步移位寄存器）。

串行口在其他方式下的應(yīng)用

方式1為10位異步通信，有8位數(shù)據(jù)位，不可用于多機(jī)通信。

方式2和方式3為11位異步通信，有9位數(shù)據(jù)位，可在多機(jī)方式下通信（SM2=1）。(三)串行口的應(yīng)用串行口在方式0下的應(yīng)用8031RXDTXDP1.0DATACD4090CLKSTB例題：根據(jù)下圖的線路連接，編寫發(fā)光二極管自左至右以一定速度輪流顯示的程序。設(shè)發(fā)光二極管為共陰極接法。

CD4049——8位串行輸入并行輸出的同步移位寄存器,STB為控制端（0—串行輸入數(shù)據(jù)且并行輸出端關(guān)閉，1—并行輸出數(shù)據(jù)且串行輸入端關(guān)閉）。8031DATACD4090例題：根據(jù)下圖的線路解：ORG2000H MOVSCON，#00H;令串行口為方式0 MOVIE，#90H;開串行口中斷 CLRP1.0;禁止CD4094并行輸出 MOVA，#80H

;起始顯示碼送A MOVSBUF，A;

8031串行輸出LOOP：SJMPLOOP;等待串行口輸出完ORG0023H AJMPSBV ;轉(zhuǎn)SBV ORG0100HSBV：SETBP1.0 ;點(diǎn)亮發(fā)光管 ACALLDELAY;點(diǎn)亮一段時(shí)間 CLRTI ;清發(fā)送中斷標(biāo)志 RRA ;準(zhǔn)備點(diǎn)亮下一位CLRP1.0;滅顯示MOVSBUF，A;串行口輸出

RETIDELAY：;延時(shí)程序： END解：ORG2000HDELAY：例題：根據(jù)下圖的線路連接，編寫串行輸入開關(guān)量并存入20H單元的程序。要求：控制開關(guān)KC斷開（KC=1）時(shí)8031處于等待狀態(tài)，KC合上時(shí)8031開始輸入并進(jìn)行模擬。KC8031RXDTXDP1.1P1.0Q8CD4014CLKP/SCD4014——并行輸入串行輸出的同步移位寄存器,P/S為控制端（0—串行輸出且并行輸入端關(guān)閉，1—并行輸入數(shù)據(jù)且串行輸出端關(guān)閉）。例題：根據(jù)下圖的線路連接，編寫串行輸入開關(guān)量并存入20H單元解：ORG2000H START：JBP1.0,$;若KC斷開，則等待SETBP1.1;令CD4014并行輸入開關(guān)量CLRP1.1;CD4014開始串行輸出MOVSCON，#10H;令串行口為方式0，啟動(dòng)接收

JNBRI,$;等待接收

CLRRI;若接收已完，則請(qǐng)RI MOVA，SBUF;開關(guān)量送累加器A MOV20H，A;存入內(nèi)存 ACALLOTHPRO;轉(zhuǎn)其他程序 SJMPSTART;準(zhǔn)備下次開關(guān)量輸入

END解：ORG2000H例題：請(qǐng)用中斷法編出串行口在方式1下的發(fā)送程序。設(shè)單片機(jī)主頻為6MHz，定時(shí)器T1用作波特率發(fā)生器，波特率為2400b/s，發(fā)送字符塊在內(nèi)部RAM的起始地址為TBLOCK，字符塊長度為LEN。要求奇校驗(yàn)位在數(shù)據(jù)第8位發(fā)送。字符塊長度LEN率先發(fā)送。

例題：請(qǐng)用中斷法編出串行口在方式1下的發(fā)送程序。設(shè)單片機(jī)主頻開始定時(shí)器T1初始化（波特率設(shè)置并啟動(dòng)T1）串行口為方式1字符塊起始地址送R0字符塊長度字節(jié)送R2發(fā)送字符塊長度字節(jié)開CPU中斷開串行口中斷主程序流程圖發(fā)送中斷服務(wù)程序流程圖關(guān)串行口中斷發(fā)送字符送A形成奇校驗(yàn)位添加到第8數(shù)據(jù)位啟動(dòng)串行口發(fā)送所有字符發(fā)完？字符塊指針加1中斷返回停止發(fā)送YN開始定時(shí)器T1初始化串行口為方式1字符塊起始地址送R0發(fā)送字例題：請(qǐng)用查詢法編出串行口在方式3下的接收程序。設(shè)單片機(jī)主頻為6MHz，波特率為2400b/s，接收數(shù)據(jù)區(qū)起始地址為RBLOCK（內(nèi)部RAM），接收數(shù)據(jù)塊長度字節(jié)由始發(fā)端發(fā)送來。要求采用累加和校驗(yàn)。例題：請(qǐng)用查詢法編出串行口在方式3下的接收程序。設(shè)單片機(jī)主頻主程序流程圖開始定時(shí)器T1方式2設(shè)置時(shí)間常數(shù)初值啟動(dòng)T1串行口為方式3SMOD=1接收數(shù)據(jù)區(qū)起始地址送R0累加和寄存器R3清零調(diào)用接收子程序停機(jī)主程序流程圖開始定時(shí)器T1方式2串行口為方式3接收數(shù)據(jù)區(qū)起始接收子程序流程圖返回清除RI比較兩個(gè)累加和YN清楚RI清RI數(shù)據(jù)塊長度字節(jié)存R2求累加和并送R3數(shù)據(jù)塊長度字節(jié)接收完？清RI收到字符存入內(nèi)存求累加和并送入R3接收數(shù)據(jù)區(qū)指針加1一個(gè)字符幀接收完？N全部字符收完？NYY累加和字節(jié)收完？N相等？YERRORYN接收子程序流程圖返回清除RIYN清楚RI清RI數(shù)據(jù)塊長度字節(jié)(四)串行通訊中的多機(jī)通訊硬件連接TxD

RxD

8051

（主）TxDRxD8051

（從0）TxDRxD8051

（從n）(四)串行通訊中的多機(jī)通訊硬件連接TxDTxD工作流程方式2或3，主機(jī)SM2=0，TB8=1——傳送地址信息 TB8=0——傳送數(shù)據(jù)信息。 從機(jī)SM2=1——從機(jī)只接收地址幀。從機(jī)SM2=0——既接收地址幀