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文檔簡介
1、本文檔所提供的信息僅供參考之用,不能作為科學依據(jù),請勿模仿。文檔如有不 當之處,請聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 本節(jié)主要介紹串行通信概念及51系列單片機 的串行口問題,將具體介紹以下內(nèi)容: 51單片機串行口-串行口結(jié)構(gòu)、串行口的控制 寄存器、串行口的工作方式、應(yīng)用舉例。 串行通信基礎(chǔ)-基本概念 本文檔所提供的信息僅供參考之用,不能作為科學依據(jù),請勿模仿。文檔如有不 當之處,請聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 串行通信基礎(chǔ)串行通信基礎(chǔ) 串行數(shù)據(jù)通信要解決兩個關(guān)鍵技術(shù)問題, 一個是數(shù)據(jù)傳送,另一個是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。所 謂數(shù)據(jù)傳送就是指數(shù)據(jù)以什么形式進行傳 送。所謂數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換就是指單片機在接受數(shù) 據(jù)時,如何把接收到的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)
2、化為并 行數(shù)據(jù),單片機在發(fā)送數(shù)據(jù)時,如何把并 行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)進行發(fā)送。 本文檔所提供的信息僅供參考之用,不能作為科學依據(jù),請勿模仿。文檔如有不 當之處,請聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 單片機的串行通信使用的是異步串行通信,所謂異步單片機的串行通信使用的是異步串行通信,所謂異步 就是指發(fā)送端和接收端使用的不是同一個時鐘。異步串行 通信通常以字符(或者字節(jié))為單位組成字符幀傳送。 1、字符幀的幀格式 字符幀由四部分組成,分別是起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗 位、停止位。位、停止位。 起 始 位 數(shù) 據(jù) 位 (0) 數(shù) 據(jù) 位 (1) 數(shù) 據(jù) 位 (n1) 奇 偶 位 停 止 位 停 止 位 起 始 位 一
3、幀數(shù)據(jù) 本文檔所提供的信息僅供參考之用,不能作為科學依據(jù),請勿模仿。文檔如有不 當之處,請聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 1) 起始位:位于字符幀的開頭,只占一 位,始終位邏輯低電平,表示發(fā)送端開 始發(fā)送一幀數(shù)據(jù)。 2) 數(shù)據(jù)位:緊跟起始位后,可取 5、6、 7、8位,低位在前,高位在后。 本文檔所提供的信息僅供參考之用,不能作為科學依據(jù),請勿模仿。文檔如有不 當之處,請聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 3)奇偶校驗位:占一位,用于對字符傳 送作正確性檢查。奇偶校驗位是可選擇 的,共有三種可能,即奇偶校驗、偶校 驗和無校驗,由用戶根據(jù)需要選定。 4)停止位:末尾,為邏輯“ 1”高電平, 可取1、1.5、2位,表示一
4、幀字符傳送 完畢。 本文檔所提供的信息僅供參考之用,不能作為科學依據(jù),請勿模仿。文檔如有不 當之處,請聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 2.數(shù)據(jù)傳送速率 串行通信的速率用波特率來表示,所謂波特率 就是指一秒鐘傳送數(shù)據(jù)位的個數(shù)。每秒鐘傳送一個數(shù) 據(jù)位就是1波特。即:1波特1bps(位/秒) 。 在串行通信中,數(shù)據(jù)位的發(fā)送和接收分別由發(fā) 送時鐘脈沖和接收時鐘脈沖進行定時控制。時鐘頻率 高,則波特率高,通信速度就快;反之,時鐘頻率低, 波特率就低,通信速度就慢。 本文檔所提供的信息僅供參考之用,不能作為科學依據(jù),請勿模仿。文檔如有不 當之處,請聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 8051單片機串行口的特殊功能寄存器 1. 串
5、行口控制寄存器( SCON) SCON是MCS-51單片機的一個可位尋址的專用 寄存器,用于串行數(shù)據(jù)通信的控制。單元地址為 98H,位地址為 98H9FH。寄存器的內(nèi)容及位地 址表示如下: 位地址 9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H 位符號 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB 8 TI RI 本文檔所提供的信息僅供參考之用,不能作為科學依據(jù),請勿模仿。文檔如有不 當之處,請聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 SCON中各位說明如下: 1) SM0 、SM1串行口工作方式選 擇位 其狀態(tài)組合和對應(yīng)工作方式為: SM0 SM1 工作方式 0 0 方式0 0 1 方式1 1
6、0 方式2 1 1 方式3 本文檔所提供的信息僅供參考之用,不能作為科學依據(jù),請勿模仿。文檔如有不 當之處,請聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 2 2) SM SM 2允許方式2 2、3 3的多機通信控制位 在方式 2 2和3 3中,若 SM21 1且接收到的第九位數(shù)據(jù) (RB 8)為1,才將接收到的前 8位數(shù)據(jù)送入接收緩沖 寄存器SBUF中,并置位RI產(chǎn)生中斷請求;否則丟棄前 8 8位數(shù)據(jù)。若 SM SM 20 0,則不論第九位數(shù)據(jù)( RB8)為1 1 還是為0,都將前8 8位送入接收 SBUF中,并產(chǎn)生中斷請 求。 方式0 0時,SM 2必須置0 0。 3 3) REN REN允許接收位 REN0 禁
7、止接收數(shù)據(jù) REN1 允許接收數(shù)據(jù) 4 4) TB TB 8發(fā)送第9 9位數(shù)據(jù) 在方式2 2、3 3時,TB 8的內(nèi)容是要發(fā)送的第 9 9位數(shù) 據(jù),其值由用戶通過軟件來設(shè)置。 本文檔所提供的信息僅供參考之用,不能作為科學依據(jù),請勿模仿。文檔如有不 當之處,請聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 5) RB8接收的第9位數(shù)據(jù) 在方式2、3時,RB8是接收的第9位數(shù)據(jù)。 在方式1時,RB8是接收的停止位 在方式0時,不使用RB8 6) TI發(fā)送中斷標志位 在方式0時,發(fā)送完第8位數(shù)據(jù)后,該位由硬件置位。 在其它方式下,于發(fā)送停止位之前,由硬件置位。 TI1表示幀發(fā)送結(jié)束,其狀態(tài)既可供軟件查詢使用, 也可請求中斷。
8、TI由軟件清“0”。 7) RI接收中斷標志位 在方式0時,接收完第8位數(shù)據(jù)后,該位由硬件置位。 在其它方式下,接收到停止位之前,該位硬件置位。 RI1表示幀接收結(jié)束,其狀態(tài)既可供軟件查詢使用, 也可請求中斷。 RI由軟件清“0”。 本文檔所提供的信息僅供參考之用,不能作為科學依據(jù),請勿模仿。文檔如有不 當之處,請聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 2. 電源控制寄存器( PCON) PCON不可位尋址,字節(jié)地址為 87H。它主要是為 CHMOS型單片機 80C51的電源控制而設(shè)置的專用寄存 器。其內(nèi)容如下: 與串行通信有關(guān)的只有D7位(SMOD),該位為波特率倍增位, 當SMOD=1時,串行口波特率增加一
9、倍,當SMOD=0時,串行口波特 率為設(shè)定值。當系統(tǒng)復位時,SMOD=0。 位序 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位符號 SMOD / / / GF1 GF0 PD IDL 本文檔所提供的信息僅供參考之用,不能作為科學依據(jù),請勿模仿。文檔如有不 當之處,請聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 80518051單片機串行通信工作方式單片機串行通信工作方式 方式0和方式2的波特率是固定的,而方式1和方式3的波 特率是可變的,由T1的溢出率決定。 SM0 SM1 方式 功能說明 波特率 0 0 方式0 移位寄存器方式 fosc/12 0 1 方式1 8位UART 可變 1 0 方式2 9位UART
10、fosc/64 或者 fosc/32 1 1 方式3 9位UART 可變 串行口的工作方式由SM0和SM1確定,編碼和功能如下表 所示 本文檔所提供的信息僅供參考之用,不能作為科學依據(jù),請勿模仿。文檔如有不 當之處,請聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 串行工作方式串行工作方式0 0 1. 數(shù)據(jù)發(fā)送 當數(shù)據(jù)寫入SBUF后,數(shù)據(jù)從RXD端在移位脈沖(TXD)的 控 制下,逐位移入74LS164,74LS164能完成數(shù)據(jù)的串并轉(zhuǎn)換。當8 位數(shù)據(jù)全部移出后,TI由硬件置位,發(fā)生中斷請求。若CPU響應(yīng) 中斷,則從0023H單元開始執(zhí)行串行口中斷服務(wù)程序,數(shù)據(jù)由 74LS164并行輸出。其接口邏輯如下圖所示。 RXD
11、 TXD 0 D 7 D 。 CLK 74LS164 8051 STB 0 . 1 P A B 本文檔所提供的信息僅供參考之用,不能作為科學依據(jù),請勿模仿。文檔如有不 當之處,請聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 2. 數(shù)據(jù)接收 要實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收,必須首先把SCON中的允許接收位REN設(shè)置為 1。當REN設(shè)置為1時,數(shù)據(jù)就在移位脈沖的控制下,從 RXD端輸入。 當接收到8位數(shù)據(jù)時,置位接收中斷標志位 RI,發(fā)生中斷請求。 其接口邏輯如下圖所示。由邏輯圖可知,通過外接74LS165,串 行口能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入。 RXD TXD 0 D 7 D . CLK 74LS165 8051 STB 0 . 1 P Q
12、 本文檔所提供的信息僅供參考之用,不能作為科學依據(jù),請勿模仿。文檔如有不 當之處,請聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 串行工作方式串行工作方式1 1 方式1為10位為一幀的異步串行通信方式。其幀格式為1個 起始位、8個數(shù)據(jù)位和1個停止位。如下圖所示。 起始位 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 D 停止位 1. 數(shù)據(jù)發(fā)送 數(shù)據(jù)寫入 SBUF后,開始發(fā)送,此時由硬件加入起始位和 停止位,構(gòu)成一幀數(shù)據(jù),由 TXD串行輸出。輸出一幀數(shù)據(jù)后, TXD保持在高電平狀態(tài)下,并將 TI置位,通知CPU可以進行下一 個字符的發(fā)送。 本文檔所提供的信息僅供參考之用,不能作為科學依據(jù),請勿模仿。文檔如
13、有不 當之處,請聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 2. 2. 數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)接收 當當REN=1REN=1且接收到起始位后,在移位脈沖的控制下,把接收且接收到起始位后,在移位脈沖的控制下,把接收 到的數(shù)據(jù)移入接收緩沖寄存器(到的數(shù)據(jù)移入接收緩沖寄存器( SBUFSBUF)中,停止位到來后,把)中,停止位到來后,把 停止位送入停止位送入RBRB8 8中,并置位中,并置位RIRI,通知,通知CPUCPU接收到一個字符。接收到一個字符。 3. 3. 波特率的設(shè)定波特率的設(shè)定 工作在方式工作在方式1 1時,其波特率是可變的,波特率的計算公式為:時,其波特率是可變的,波特率的計算公式為: 的溢出率)定時器波特率1(
14、32 2 ? SMOD 其中,其中,SMODSMOD為為PCONPCON寄存器最高位的值,其值為寄存器最高位的值,其值為1 1 或或0 0。 本文檔所提供的信息僅供參考之用,不能作為科學依據(jù),請勿模仿。文檔如有不 當之處,請聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 當定時器1作波特率發(fā)生器使用時,選用工作方式2(即自 動加載定時初值方式)。選擇方式2可以避免通過程序反復裝入 定時初值所引起的定時誤差,使波特率更加穩(wěn)定。假定計數(shù)初 值為X,則計數(shù)溢出周期為: )256( 12 X fosc ? 溢出率為溢出周期的倒數(shù)。則波特率的計算公式為: )X256(12 fosc 32 2 SMOD ? ?波特率 實際使用中,
15、波特率是已知的。因此需要根據(jù)波特率的計 算公式求定時初值X。用戶只需要把定時初值設(shè)置到定時器1, 就能得到所要求的波特率。 本文檔所提供的信息僅供參考之用,不能作為科學依據(jù),請勿模仿。文檔如有不 當之處,請聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 串行工作方式串行工作方式2 2 方式2為11位為一幀的異步串行通信方式。其幀格式為1個 起始位、9個數(shù)據(jù)位和1個停止位。如下圖所示。 起始位 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 D 8 D停止位 在方式2下,字符還是 8個數(shù)據(jù)位,只不過增加了一個第 9 個數(shù)據(jù)位(D8),而且其功能由用戶確定,是一個可編程位。 在發(fā)送數(shù)據(jù)時,應(yīng)先在 SCON的TB
16、8位中把第9個數(shù)據(jù)位的內(nèi) 容準備好。這可使用如下指令完成: SETB TB 8 ;TB8位置“1” CLR TB 8 ;TB8位置“0” 本文檔所提供的信息僅供參考之用,不能作為科學依據(jù),請勿模仿。文檔如有不 當之處,請聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 發(fā)送數(shù)據(jù)(D0D7)由MOV指令向SBUF寫入,而D8位的內(nèi)容則 由硬件電路從TB 8中直接送到發(fā)送移位器的第九位,并以此來啟 動串行發(fā)送。一個字符幀發(fā)送完畢后,將 TITI位置“1”,其他過 程與方式1相同。 方式2的接收過程也于方式 1基本類似,所不同的只在第 9數(shù) 據(jù)位上,串行口把接收到的前 8個數(shù)據(jù)位送入 SBUF,而把第九數(shù) 據(jù)位送入RB。 方式
17、2的波特率時固定的,而且有兩種。一種是晶振頻率的 三十二分之一;另一種是晶振頻率的六十四分之一。即fosc/32 和fosc/64。如用公式表示則為: fosc 64 2SMOD ?波特率 由此公式可知,當SMOD為0時,波特率為fosc/64,當SMOD 為1時,波特率為fosc/32 本文檔所提供的信息僅供參考之用,不能作為科學依據(jù),請勿模仿。文檔如有不 當之處,請聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 串行工作方式3 方式3同方式2幾乎完全一樣,只不 過方式3的波特率是可變的,有用戶來確 定。其波特率的確定同方式1。 本文檔所提供的信息僅供參考之用,不能作為科學依據(jù),請勿模仿。文檔如有不 當之處,請聯(lián)系本
18、人或網(wǎng)站刪除。 例例1 1 已知8051的串行口采用方式1進行通信, 晶振頻率為11.0592MHz,選用定時器T1作為 波特率發(fā)生器,T1工作于方式2,要求通信的 波特率為9600,計算T1的初值。 設(shè)Smod=0, 計算T1的初值如下: X = = 253 = FDH 12329600 100592.11 2 6 8 ? ? ? 本文檔所提供的信息僅供參考之用,不能作為科學依據(jù),請勿模仿。文檔如有不 當之處,請聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 例2 利用8051串行口將片內(nèi)40H4FH單元 中的數(shù)據(jù)發(fā)送出去,串行口工作于方式2, TB8作為奇偶位。 在數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖器之前,先將數(shù)據(jù)的 奇偶位寫入TB8,這樣使第9位數(shù)據(jù)作為校 驗位。 本文檔所提供的信息僅供參考之用,不能作為科學依據(jù),請勿模仿。文檔如有不 當之處,請聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。 編程如下: TRS: MOV SCON, #80H ;設(shè)置串行口工作方式 2 MOV PCON, #80H ;波特率為fosc/32 MOV R0, #40H ;設(shè)置片內(nèi)數(shù)據(jù)指針 MOV R2, #10H ;數(shù)據(jù)長度送R2 LOOP:MOV A, R0 ;
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