C51單片機的串行口.ppt

2019/6/28,1,第6章 80C51單片機的串行口,計算機串行通信基礎(chǔ),6.1,80C51單片機的串行口,6.2,80C51單片機的串行口應用,6.3,2019/6/28,2,6.1 計算機串行通信基礎(chǔ),通信：并行通信與串行通信,并行通信,特點：傳送控制簡單、速度快，但傳輸線較多，成本高。,2019/6/28,3,串行通信,特點：傳送控制復雜、速度慢，傳輸線少，成本低,2019/6/28,4,異步通信與同步通信,收、發(fā)設備時鐘獨立，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）,2019/6/28,5,異步通信幀格式,起始位（位）； 數(shù)據(jù)位（位）； 奇偶校驗位（位，可無校驗位）； 停止位（位）。,特點 易于實現(xiàn) 效率不高,2019/6/28,6,SPI(Serial Peripheral Interface-串行外設接口)是一種同步串行外設接口,為全雙工通信,數(shù)據(jù)傳輸速度可達幾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：沒有應答機制。,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）,接口內(nèi)部硬件連接圖,2019/6/28,7,通訊時序圖,2019/6/28,8,2019/6/28,9,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,2019/6/28,10,信號的調(diào)制與解調(diào),DTE：數(shù)據(jù)終端設備 DCE：數(shù)據(jù)通信設備,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,二進制數(shù)據(jù),2019/6/28,11,串行通信的錯誤校驗,奇偶校驗,發(fā)送字符時，數(shù)據(jù)位尾隨1位奇偶校驗位（1或0）。奇校驗時，數(shù)據(jù)中“1”的個數(shù)與校驗位“1”的個數(shù)之和應為奇數(shù)；偶校驗時，數(shù)據(jù)中“1”的個數(shù)與校驗位“1”的個數(shù)之和應為偶數(shù)。,接收字符時，對“1”的個數(shù)進行校驗，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。,2019/6/28,12,代碼和校驗,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“校驗和”進行比較，相符則無差錯，否則就認為傳送過程出現(xiàn)了差錯。,2019/6/28,13,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1 bit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載多個比特信息,2019/6/28,14,6.1.2 串行通信接口標準,RS-232C定義的是DTE與DCE間的接口標準。,機械特性,DB-25（陽頭）連接器,DB-9（陽頭）連接器,陽頭通常用于計算機側(cè)，陰頭用于連接線側(cè),2019/6/28,15,功能特性,2019/6/28,16,電氣特性,RS-232C采用負邏輯電平，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）。,2019/6/28,17,過程特性,遠程通信，需要調(diào)制解調(diào)器,2019/6/28,18,近程通信，不需要調(diào)制解調(diào)器,無聯(lián)絡線方式 聯(lián)絡線短接（偽連接）方式,4 RTS 請求發(fā)送 5 CTS 允許發(fā)送 6 DSR DCE就緒（數(shù)據(jù)建立就緒） 20 DTR DTE就緒（數(shù)據(jù)終端準備就緒）,2019/6/28,19,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,2019/6/28,20,采用RS-232C接口存在的問題,新標準RS-485改善了傳輸特性，應用廣泛！,差分信號負邏輯，2V6V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 通信速率在100Kpbs及以下時，最長傳輸距離可達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),2019/6/28,21,6.2 80C51單片機的串行口,6.2.1 80C51串行口的結(jié)構(gòu),1個全雙工串口：通信或接口擴展,接收發(fā)送緩沖器邏輯同名、物理分開；接收雙緩沖。,2019/6/28,22,6.2.2 80C51串行口的控制寄存器,串行口控制寄存器SCON,SM0和SM1：工作方式選擇位,通用異步接收/發(fā)送裝置,通用異步接收/發(fā)送裝置,2019/6/28,23,電源控制寄存器PCON,SMOD：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SMOD=1時，波特率提高一倍。復位時，SMOD=0。,2019/6/28,24,SM2：多機通信控制位,SM2=1時,接收機處于地址幀篩選狀態(tài)。若RB81，該地址幀信息可進入SBUF，并使RI為1，進而在中斷服務中再進行地址號比較;若RB80，該幀不是地址幀，應丟掉，且保持RI=0。,SM2=0時，接收機處于地址幀篩選被禁止狀態(tài)。不論收到的RB8為0或1，均可以使收到的信息進入SBUF，并使RI=1。此時的RB8通常為校驗位。,REN：串行接收使能位，軟件置1時，啟動接收過程,2019/6/28,25,TB8：多機方式發(fā)送的第9位,多機方式的地址/數(shù)據(jù)幀標志。也可作為奇偶校驗位。,RB8：多機方式接收的第9位,多機方式的地址/數(shù)據(jù)幀標志。也可作為奇偶校驗位。,TI：發(fā)送中斷標志位，要由軟件清0,RI：接收中斷標志位，要由軟件清0,2019/6/28,26,6.2.3 80C51串行口的工作方式,方式0：同步移位寄存器，用于擴展并行口,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/12,2019/6/28,27,數(shù)據(jù)輸出：,CLR用于對74LS164清0,2019/6/28,28,74LS164,2019/6/28,29,數(shù)據(jù)輸入：,S/L負脈沖將并行數(shù)據(jù)裝入，高電平時啟動單片機進行數(shù)據(jù)輸入。,2019/6/28,30,74LS165,* 方式0應用舉例1,2019/6/28,31,設計要求：數(shù)碼塊循環(huán)顯示0099 顯示緩沖區(qū): 31H，30H單元,2019/6/28,32,MAIN: MOV 30H,#00H MOV 31H,#00H L0: SETB P1.0 INC 30H MOV A,30H CJNE A,#0AH,AA MOV 30H,#00H INC 31H MOV A,31H CJNE A,#0AH,AA MOV 30H,#00H MOV 31H,#00H,AA: MOV SCON,#00H MOV R7,#02H MOV R0,#30H MOV DPTR,#TAB LOOP: MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR MOV SBUF,A WAIT: JNB TI,WAIT CLR TI INC R0 DJNZ R7,LOOP MOV R2,#30H LCALL DELYA CLR P1.0 SJMP L0 TAB: DB 3FH,06H,5BH,04FH,66H DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH,可省,顯示的位數(shù),方式0應用舉例2,2019/6/28,33,讀入10個數(shù)據(jù),存放到(50H)開始的10個存儲單元,MAIN: MOV R7,#10 MOV R0,#50H MOV 40H,#00H START: INC 40H MOV P1,40H CLR P3.2 SETB P3.2 RXDATA:MOV SCON,#10H WAIT: JNB RI,WAIT CLR RI MOV A,SBUF MOV R0,A INC R0 DJNZ R7,START SJMP $,REN=1,傳送字節(jié)數(shù)據(jù)個數(shù),傳送數(shù)據(jù),方式0應用舉例2（擴展）,2019/6/28,34,數(shù)碼 塊,JLED,JS,240,dpa,P0,P2.0,要求：讀入10個數(shù)據(jù),存放到(50H)開始的10個存儲單元，同時用數(shù)碼塊顯示串行接收的數(shù)據(jù),2019/6/28,35,MAIN: MOV R7,#10 MOV R0,#50H MOV 40H,#00H START: INC 40H MOV P1,40H CLR P3.2 SETB P3.2 RXDATA: MOV SCON,#10H WAIT: JNB RI,WAIT CLR RI MOV A,SBUF MOV R0,A INC R0 LCALL DISPLAY DJNZ R7,START SJMP MAIN,DISPLAY: MOV P2,#0FEH LOOP: MOV DPTR, #1000H MOVC A, A+DPTR MOV P0,A LCALL DELAY RET DELAY:MOV R4,#0FH D1:MOV R6,#00H D2:MOV R5,#00H DJNZ R5,$ DJNZ R6,D2 DJNZ R4,D1 RET ORG 1000H DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H DB 92H,82H,0F8H,80H,90H,顯示 數(shù)據(jù),2019/6/28,36,方式1：10位幀，用于雙機通信,起始位：1位 數(shù)據(jù)位：8位 停止位：1位,2019/6/28,37,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)。,2019/6/28,38,方式1應用舉例,晶振11MHz 4800波特,2019/6/28,39,2019/6/28,40,方式2和方式3：11位幀，用于多機通信,起始位：1位 數(shù)據(jù)位：9位 停止位：1位,2019/6/28,41,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),2019/6/28,42,方式2應用舉例,方式2波特率=（2SMOD/64）* fosc,2019/6/28,43,2019/6/28,44,方式3應用舉例,累加和,2019/6/28,45,2019/6/28,46,6.2.4 80C51波特率確定與初始化步驟,波特率的確定,波特率的計算,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 /12256 （TH1）,2019/6/28,47,波特率的選擇,波特率要選擇標稱值，由于TH1的初值是整數(shù)，為了減小波特率計算誤差，晶振頻率要選為11.0592MHz。,方式1和方式3波特率與TH1初值的對應關(guān)系：,2019/6/28,48,串行口初始化步驟,確定T1的工作方式（TMOD） 計算T1的初值，裝載TH1、TL1 啟動T1（置位TR1） 確定串行口工作方式（SCON） 串口中斷設置（IE、IP）,2019/6/28,49,6.3 80C51單片機的串行口應用,6.3.1 利用單片機串口的并行I/O擴展,串口無通信需求時！,2019/6/28,50,硬件連接,近程連接 （直連）,6.3.2 單片機與單片機間的通信,遠程連接 (電平轉(zhuǎn)換),2019/6/28,51,電平轉(zhuǎn)換器件與接線,2019/6/28,52,通信協(xié)議,串口方式1，2400 Baud，T1定時方式2， 晶振選11.0592MHz，查表知：TH1=TL1=F4H，SMOD=0,A機發(fā)“E1”聯(lián)絡，B機同意接收發(fā)“E2”響應 A機收到“E2”后，發(fā)數(shù)據(jù)塊及校驗字節(jié)。,B機接收數(shù)據(jù)塊及校驗字節(jié)，判