第6章80C51單片機(jī)串行口

第6章80C51單片機(jī)的串行口串行通信基礎(chǔ)6.180C51串行口6.280C51串行口應(yīng)用6.32023/4/1516.1計(jì)算機(jī)串行通信基礎(chǔ)通信：并行通信與串行通信

并行通信特點(diǎn)：傳送控制簡單、速度快，但傳輸線較多，成本高。2023/4/152

串行通信特點(diǎn)：傳送控制復(fù)雜、速度慢，傳輸線少，成本低2023/4/153異步通信與同步通信收、發(fā)設(shè)備時鐘獨(dú)立，以字符(幀)為單位傳輸

6.1.1串行通信的基本概念異步通信（RS-232C）

2023/4/154

異步通信幀格式起始位（１位）；數(shù)據(jù)位（８位）；奇偶校驗(yàn)位（１位，可無校驗(yàn)位）；停止位（１位）。

特點(diǎn)易于實(shí)現(xiàn)效率不高2023/4/155SPI(SerialPeripheralInterface--串行外設(shè)接口)是一種同步串行外設(shè)接口,為全雙工通信,數(shù)據(jù)傳輸速度可達(dá)幾Mbps。SPI接口以主從方式工作,一般包括以下信號：（1）MOSI–主器件數(shù)據(jù)輸出,從器件數(shù)據(jù)輸入（2）MISO–主器件數(shù)據(jù)輸入,從器件數(shù)據(jù)輸出（3）SCLK–時鐘信號,由主器件產(chǎn)生（4）/SS–從器件使能信號,由主器件控制SPI接口傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為8位,在/SS和SCLK作用下,按位傳輸,高位在前,低位在后。SPI接口的一個缺點(diǎn)：沒有應(yīng)答機(jī)制。同步通信（發(fā)、收時鐘直接連接，效率高。板內(nèi)元件間的SPI接口）

2023/4/156接口內(nèi)部硬件連接圖2023/4/157通訊時序圖2023/4/158串行通信的傳輸方向單工

半雙工

全雙工80C51有1個全雙工串行口

2023/4/159信號的調(diào)制與解調(diào)DTE：數(shù)據(jù)終端設(shè)備DCE：數(shù)據(jù)通信設(shè)備調(diào)制解調(diào)器調(diào)制：數(shù)字→模擬解調(diào)：模擬→數(shù)字音頻模擬信號二進(jìn)制數(shù)據(jù)2023/4/1510串行通信的錯誤校驗(yàn)奇偶校驗(yàn)

發(fā)送字符時，數(shù)據(jù)位尾隨1位奇偶校驗(yàn)位（1或0）。奇校驗(yàn)時，數(shù)據(jù)中“1”的個數(shù)與校驗(yàn)位“1”的個數(shù)之和應(yīng)為奇數(shù)；偶校驗(yàn)時，數(shù)據(jù)中“1”的個數(shù)與校驗(yàn)位“1”的個數(shù)之和應(yīng)為偶數(shù)。接收字符時，對“1”的個數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)，若發(fā)現(xiàn)不一致，則說明傳輸數(shù)據(jù)過程中出現(xiàn)了差錯。

2023/4/1511代碼和校驗(yàn)

發(fā)送方將所發(fā)數(shù)據(jù)塊求和（或各字節(jié)異或），產(chǎn)生的校驗(yàn)和字節(jié)附加到數(shù)據(jù)塊的末尾。接收方在接收數(shù)據(jù)時要對數(shù)據(jù)塊（除校驗(yàn)字節(jié)外）求和（或各字節(jié)異或），將所得的結(jié)果與收到的“校驗(yàn)和”進(jìn)行比較，相符則無差錯，否則就認(rèn)為傳送過程出現(xiàn)了差錯。2023/4/1512傳輸速率與傳輸距離傳輸速率比特率：每秒鐘傳送的信息量。單位：位／秒（bps）波特率：每秒鐘傳送碼元數(shù)目，單位：波特（Baud）

基帶傳輸（每個碼元帶有“1”或“0”這1bit信息），波特率和比特率是相同的。常用波特率為：2400、4800、9600、14.4K、19.2K等傳輸距離與傳輸速率的關(guān)系傳輸距離隨波特率的增加而減小。不同的調(diào)制方法可以在一個碼元上負(fù)載多個比特信息2023/4/15136.1.2串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C定義的是DTE與DCE間的接口標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)械特性DB-25（陽頭）連接器DB-9（陽頭）連接器陽頭通常用于計(jì)算機(jī)側(cè)，陰頭用于連接線側(cè)2023/4/1514功能特性插針序號信號名稱功能信號方向1

PGND保護(hù)接地

2（3）TXD發(fā)送數(shù)據(jù)（串行輸出）DTE→DCE

3（2）RXD接收數(shù)據(jù)（串行輸入）DTE←DCE

4（7）RTS請求發(fā)送DTE→DCE

5（8）CTS允許發(fā)送DTE←DCE

6（6）DSRDCE就緒（數(shù)據(jù)建立就緒）DTE←DCE

7（5）

SGND信號接地

8（1）DCD載波檢測DTE←DCE

20（4）DTRDTE就緒（數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備就緒）DTE→DCE

22（9）RI振鈴指示DTE←DCE2023/4/1515電氣特性RS-232C采用負(fù)邏輯電平，規(guī)定（-3～-25V）為邏輯“1”，（+3～+25V）為邏輯“0”。-3V～+3V是未定義的過渡區(qū)。試比較：電平轉(zhuǎn)換電路（如MAX232）。2023/4/1516過程特性遠(yuǎn)程通信，需要調(diào)制解調(diào)器2023/4/1517近程通信，不需要調(diào)制解調(diào)器無聯(lián)絡(luò)線方式聯(lián)絡(luò)線短接（偽連接）方式

4RTS請求發(fā)送

5CTS允許發(fā)送

6DSRDCE就緒（數(shù)據(jù)建立就緒）20DTRDTE就緒（數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備就緒）2023/4/1518

RS-232C電平與TTL電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路早期常用MC1488、MC1489

近期常用MAXM232：

片內(nèi)帶有自升壓電路僅需+5V電源內(nèi)含2個發(fā)送器，2個接收器

2023/4/1519采用RS-232C接口存在的問題新標(biāo)準(zhǔn)RS-485改善了傳輸特性，應(yīng)用廣泛！

差分信號負(fù)邏輯，＋2V～＋6V表示1，-6V～-2V表示0采用兩線制接線方式，同一總線上最多可以掛接32個結(jié)點(diǎn)通信速率在100Kpbs及以下時，最長傳輸距離可達(dá)1200米傳輸距離短、速率低。通常不超過15米，速率20Kbps有電平偏移抗干擾能力差不宜組網(wǎng)2023/4/15206.2

80C51單片機(jī)的串行口6.2.180C51串行口的結(jié)構(gòu)1個全雙工串口：通信或接口擴(kuò)展接收發(fā)送緩沖器邏輯同名、物理分開；接收雙緩沖。2023/4/15216.2.280C51串行口的控制寄存器串行口控制寄存器SCONSM0和SM1：工作方式選擇位76543210SCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI字節(jié)地址：98HSM0SM1方式說明波特率000移位寄存器fosc/1201110位UART（8位數(shù)據(jù)）可變10211位UART（9位數(shù)據(jù)）fosc/64或fosc/3211311位UART（9位數(shù)據(jù)）可變通用異步接收/發(fā)送裝置通用異步接收/發(fā)送裝置2023/4/1522電源控制寄存器PCONSMOD：波特率倍增位。在串行口方式1、方式2、方式3時，波特率與SMOD有關(guān)，當(dāng)SMOD=1時，波特率提高一倍。復(fù)位時，SMOD=0。

76543210PCONSMOD字節(jié)地址：97H2023/4/1523SM2：多機(jī)通信控制位SM2=1時,接收機(jī)處于地址幀篩選狀態(tài)。若RB8＝1，該地址幀信息可進(jìn)入SBUF，并使RI為1，進(jìn)而在中斷服務(wù)中再進(jìn)行地址號比較;若RB8＝0，該幀不是地址幀，應(yīng)丟掉，且保持RI=0。SM2=0時，接收機(jī)處于地址幀篩選被禁止?fàn)顟B(tài)。不論收到的RB8為0或1，均可以使收到的信息進(jìn)入SBUF，并使RI=1。此時的RB8通常為校驗(yàn)位。REN：串行接收使能位，軟件置1時，啟動接收過程2023/4/1524TB8：多機(jī)方式發(fā)送的第9位多機(jī)方式的地址/數(shù)據(jù)幀標(biāo)志。也可作為奇偶校驗(yàn)位。

RB8：多機(jī)方式接收的第9位多機(jī)方式的地址/數(shù)據(jù)幀標(biāo)志。也可作為奇偶校驗(yàn)位。

TI：發(fā)送中斷標(biāo)志位，要由軟件清0RI：接收中斷標(biāo)志位，要由軟件清02023/4/15256.2.380C51串行口的工作方式方式0：同步移位寄存器，用于擴(kuò)展并行口RXD：輸入或輸出引腳TXD：移位脈沖輸出接收和發(fā)送方式都是8位波特率固定為：fosc/122023/4/1526數(shù)據(jù)輸出：CLR用于對74LS164清02023/4/152774LS1642023/4/1528數(shù)據(jù)輸入：S/L負(fù)脈沖將并行數(shù)據(jù)裝入，高電平時啟動單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入。2023/4/152974LS1652023/4/1530*方式0應(yīng)用舉例1設(shè)計(jì)要求：數(shù)碼塊循環(huán)顯示00~99顯示緩沖區(qū):31H，30H單元2023/4/1531MAIN:MOV30H,#00HMOV31H,#00HL0:SETBP1.0INC30HMOVA,30HCJNEA,#0AH,AAMOV30H,#00HINC31HMOVA,31HCJNEA,#0AH,AAMOV30H,#00HMOV31H,#00HAA:MOVSCON,#00HMOVR7,#02HMOVR0,#30HMOVDPTR,#TABLOOP:MOVA,@R0MOVCA,@A+DPTRMOVSBUF,AWAIT:JNBTI,WAITCLRTIINCR0DJNZR7,LOOPMOVR2,#30HLCALLDELYACLRP1.0SJMPL0TAB:DB3FH,06H,5BH,04FH,66HDB6DH,7DH,07H,7FH,6FH可省顯示的位數(shù)2023/4/1532方式0應(yīng)用舉例2讀入10個數(shù)據(jù),存放到(50H)開始的10個存儲單元MAIN:MOVR7,#10MOVR0,#50HMOV40H,#00HSTART:INC40HMOVP1,40HCLRP3.2SETBP3.2RXDATA:MOVSCON,#10HWAIT:JNBRI,WAITCLRRIMOVA,SBUFMOV@R0,AINCR0

DJNZR7,STARTSJMP$REN=1傳送字節(jié)數(shù)據(jù)個數(shù)傳送數(shù)據(jù)2023/4/1533方式0應(yīng)用舉例2（擴(kuò)展）數(shù)碼塊JLEDJS240dp…aP0P2.0要求：讀入10個數(shù)據(jù),存放到(50H)開始的10個存儲單元，同時用數(shù)碼塊顯示串行接收的數(shù)據(jù)2023/4/1534MAIN:MOVR7,#10

MOVR0,#50H

MOV40H,#00HSTART:INC40HMOVP1,40H

CLRP3.2SETBP3.2RXDATA:MOVSCON,#10HWAIT:JNBRI,WAIT

CLRRI

MOVA,SBUF

MOV@R0,A

INCR0LCALLDISPLAY

DJNZR7,START

SJMPMAINDISPLAY:MOVP2,#0FEHLOOP:MOVDPTR,#1000HMOVCA,@A+DPTRMOVP0,ALCALLDELAYRETDELAY:MOVR4,#0FHD1:MOVR6,#00HD2:MOVR5,#00HDJNZR5,$DJNZR6,D2DJNZR4,D1RETORG1000HDB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99HDB92H,82H,0F8H,80H,90H顯示數(shù)據(jù)2023/4/1535方式1：10位幀，用于雙機(jī)通信起始位：1位數(shù)據(jù)位：8位停止位：1位2023/4/1536串行發(fā)送：（寫SBUF啟動發(fā)送過程）串行接收：(置REN=1啟動接收過程)

采樣頻率是接收時鐘的16倍。連續(xù)8次采樣到RXD為L→起始位；之后對第7、8、9脈沖采樣到的數(shù)據(jù)以三中取二的原則，確定采樣數(shù)據(jù)。2023/4/1537方式1應(yīng)用舉例方式1波特率=（2SMOD/32）*（T1溢出率）

T1溢出率=fosc/{12×[256－（TH1）]}晶振11MHz4800波特2023/4/15382023/4/1539方式2和方式3：11位幀，用于多機(jī)通信起始位：1位數(shù)據(jù)位：9位停止位：1位2023/4/1540串行發(fā)送：（寫SBUF啟動發(fā)送過程）串行接收：(置REN=1啟動接收過程)

2023/4/1541方式2應(yīng)用舉例方式2波特率=（2SMOD/64）*

fosc2023/4/15422023/4/1543方式3應(yīng)用舉例累加和2023/4/15442023/4/15456.2.480C51波特率確定與初始化步驟波特率的確定波特率的計(jì)算固定波特率：

方式0波特率=fosc/12

方式2波特率=（2SMOD/64）*

fosc可變波特率：方式1波特率=（2SMOD/32）*（T1溢出率）

方式3波特率=（2SMOD/32）*（T1溢出率）

T1溢出率=fosc/{12×[256－（TH1）]}2023/4/1546波特率的選擇波特率要選擇標(biāo)稱值，由于TH1的初值是整數(shù)，為了減小波特率計(jì)算誤差，晶振頻率要選為11.0592MHz。方式1和方式3波特率與TH1初值的對應(yīng)關(guān)系：波特率/（b/s）19.2k9600480024001200TH1初值FDHFDHFAHF4HE8HSMOD100002023/4/1547串行口初