UART串行傳輸

1、串行傳輸簡介StartD0D1D2D3D4D5D6D7ParityStop01 通用異步收發(fā)傳輸器（UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter，通常稱作UART，讀音juart/） 是一種異步收發(fā)傳輸器，將數(shù)據(jù)由串行傳輸（Serial communication)與并行傳輸（Parallelcommunication） 間作傳輸轉(zhuǎn)換。UART通常用在與其他通訊協(xié)議（如EIARS-232）的連結(jié)上。 RS-232C是標準的串行傳輸標準。 RS（Recommended standard）代表推薦標準，232是標識號，C代表RS232的 第三次修改(1969

2、年)。IBM PC機上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。簡介 STC12C5410AD系列單片機具有1個采用UART(Universal Asychronous Receiver/Transmitter)工作方式的全雙工 串行通信接口。串行口由2個數(shù)據(jù)緩沖器、一個移位寄存器、一個串行控 制寄存器和一個波特率發(fā)生器等組成。串行口的數(shù)據(jù)緩沖器由2個互相獨立的接收、發(fā)送緩沖器 構成，可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。發(fā)送緩沖器只能寫入而不能讀出，接收緩沖器只能讀出而 不能寫入，因而兩個緩沖器可以共享一個地址碼。串行口的兩個緩沖器統(tǒng)稱為串行通信特殊功能寄存器SBUF， 其共享的地址碼是99H。簡

3、介STC12C5410AD系列單片機的兩個串行口都有4種工作方式， 其中兩種方式的波特率是可變的，另兩種是固定的， 以供不同應用場合選用。用戶可用軟件設置不同的波特率和選擇不同的工 作方式。主機可通過查詢或中斷方式對接收/發(fā)送進行程序處理。STC-12C5410AD系列單片機串行口對應的硬件部分是 TxD/P3.1和RxD/P3.0引腳。STC12C5410AD系列單片機的串行通信口，除用于數(shù)據(jù)通信 外，還可方便地構成一個或多個并行I/O口，或作串并 轉(zhuǎn)換，或用于擴展串行外設等。串行口的相關寄存器PCON : 電源控制寄存器(不可位尋址)AddressbitB7B6B5B4B3B2B1B087

4、HnameSMODSMOD0LVDFPOFGF1GF0PDIDLSMOD：波特率選擇位。復位時SMOD=0。 SMOD=1，則使串行通信方式1、2、3的波特率 加倍；SMOD=0，則各工作方式的波特率不變。SMOD0：幀錯誤檢測有效控制位。復位時SMOD0=0 當SMOD0=1，SCON寄存器中的SM0/FE位用于FE(幀錯 誤檢測)功能；當SMOD0=0，SCON寄存器中的SM0/FE位用于SM0功能, 和SM1一起指定串行口的工作方式。串行控制寄存器SCONAddressbitB7B6B5B4B3B2B1B098HnameSM0/FESM1SM2RENTB8RB8TIRI用于選擇串行通信的

5、工作方式和某些控制功能。SM0、SM1確定串行口1的工作方式REN：允許/禁止串行接收控制位。 REN=1為允許串行接收狀態(tài)TI：發(fā)送中斷請求中斷標志位。 由硬件自動設定TI=1，用軟件設定TI=0RI：接收中斷請求標志位。 由硬件自動設定RI=1，用軟件設定RI=0串行控制寄存器SCONAddressbitB7B6B5B4B3B2B1B098HnameSM0/FESM1SM2RENTB8RB8TIRI用于選擇串行通信的工作方式和某些控制功能。SM0/FE：若SMOD0=1，當檢測到一個無效停止位時，設定 SM0/FE=1，必須用軟件清除。SM2：允許方式2或方式3多機通信控制位。TB8：用在

6、方式2或方式3，發(fā)送第9位，使用軟件設定。RB8：用在方式2或方式3，接收第9位。SM0、SM1確定串行口的工作方式SM0SM1工作方式功能說明波特率00方式0同步移位元元串行方式：移位寄存器當UART_M0x6=0時，波特率是SYSclk/12, 當UART_M0x6=1，波特率是 SYSclk/201方式18位UART，串行傳輸速率可變(2SMOD/32)×(定時器1的溢出率)10方式29位UART(2SMOD/64)xSYSclk系統(tǒng)工作時鐘頻率11方式39位UART，串行傳輸速 率可變(2SMOD/32)x(定時器1的溢出率)當T1x12 = 0時，定時器1的溢出率 = SY

7、Sclk/12/( 256 - TH1)；當T1x12 = 1時,定時器1的溢出率 = SYSclk / ( 256 - TH1)數(shù)據(jù)緩沖寄存器SBUF緩沖寄存器(SBUF)的地址是99H，對應兩個不同的寄存器，1個是只寫寄存器，1個是只讀寄存器。 接收寄存器：在方式0時它的字長為8位元，其他方式時 為9位元。第9位裝入SCON寄存器中的RB8位。 接收后，將數(shù)據(jù)由移位寄存器裝入SBUF，可立即開始接收 下一個信息，主機應在該幀接收結(jié)束前從SBUF緩沖器中將 數(shù)據(jù)取走，否則前一幀資料將丟失。輔助寄存器AUXRAddressB7B6B5B4B3B2B1B08EHT0x12T1x12UART_M0

8、x6EADCIESPIELVDI-T1x12: 定時器1速度設置位元 如果UART串口用定時器1做波特率發(fā)生器，T1x12 位就可以控制UART串口是12T還是1T了。UART_M0x6：串行口模式0的通信速度設置位元 0，UART串口的模式0的速度是12分頻；1，UART串口的模式0的速度是2分頻；IE : 中斷允許寄存器 (可位尋址)AddressB7B6B5B4B3B2B1B0A8HEAEPCA_LVDEADC_SPIESET1EX1ET0EX0EA:CPU的總中斷允許控制位， EA=1，CPU開放中斷， EA=0，CPU屏蔽所有的中斷申請。ES :串行口中斷允許位， ES=1，允許串行

9、口中斷， ES=0，禁止串行口中斷。IPH : 中斷優(yōu)先級控制寄存器PSH, PS: 串行口中斷優(yōu)先級控制位。當PSH=0且PS=0時，為最低優(yōu)先級中斷(優(yōu)先級0)當PSH=0且PS=1時，為較低優(yōu)先級中斷(優(yōu)先級1)當PSH=1且PS=0時，為較高優(yōu)先級中斷(優(yōu)先級2)當PSH=1且PS=1時，為最高優(yōu)先級中斷(優(yōu)先級3)串行口工作模式0：同步移位寄存器串行口數(shù)據(jù)由RxD/P3.0端輸入/輸出，同步移位脈沖（SHIFTCLOCK）由TxD/P3.1輸出。RITI接收SBUFRXD腳串行數(shù)據(jù) 頻率信號TXD腳發(fā)送、接收的是8位數(shù)據(jù)，低位在先。D7D6D5D4D3D2D1D0移位寄存器D7D6D

10、5D4D3D2D1D0發(fā)射SBUFD7D6D5D4D3D2D1D0模式0的發(fā)送過程：當主機執(zhí)行將數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖器 SBUF指令時啟動發(fā)送，串行口即將8位數(shù)據(jù)從RxD管腳輸 出，發(fā)送完中斷標志TI置“1”。TxD管腳輸出同步移位脈 沖（SHIFTCLOCK）。模式0接收過程：啟動接收過程后，RxD為串行輸入端，TxD為同步脈沖輸出端。波特率固定為SYSclk/12或SYSclk/2，無需定時器 提供UART_M0x6/AUXR.5=0，SYSclk/12(12分頻) UART_M0x6/AUXR.5=1，SYSclk/2(2分頻)由TX和RX控制單元分別產(chǎn)生中斷請求信號，并置TI=1或RI=1

11、，經(jīng)“或門 “送主機請求中斷，所以主機響應中斷后 必須軟件判別是TI還是RI請求中斷，必須軟件清0插斷要 求標志位TI或RI。串行口工作模式1：8位UART，波特率可變SM0、SM1=01一幀信息為10位：1位起始位，8位數(shù)據(jù)位(低 位在先)和1位停止位。TxD/P3.1為發(fā)送信息，RxD/P3.0為接收端接收信息串行模式1的波特率=2SMOD×(TIMER1溢出率)/32T1x12 =0，TIMER1的溢出率 =SYSclk/12/(256 -TH1)；T1x12 = 1, TIMER1的溢出率 = SYSclk / ( 256 - TH1)UART串行埠傳輸格式串行端口模式1串行

12、傳輸RI接收 SBUFD7D6D5D4D3D2D1D0startD0D1D2D3D4D5D6D7移位 緩存器stopRXD腳串行 數(shù)據(jù)串行 數(shù)據(jù)stopD7D6D5D4D3D2D1D0 startTXD腳TI發(fā)射 SBUFD7D6D5D4D3D2D1D0串行口工作模式2：9位UART，波特率固定SM0、SM1=10一幀信息由11字節(jié)成：1位起始位，8位數(shù)據(jù) 位(低位在先)，1位可程序設計位(第9位資 料)和1位停止位。TxD/P3.1為發(fā)送埠，RxD/P3.0為接收埠模式2的波特率為：=2SMOD×(SYSclk系統(tǒng)工作時鐘頻率) /64串行口工作模式2：9位UART，波特率固定第9

13、數(shù)據(jù)位，TB8(SCON.3)可指定為0或1；或?qū)⑼粰z查旗標(P,PSW.0) 存放到TB8。在接收周期時，第9數(shù)據(jù)位會被存放到RB8。RITI接收SBUFD7D6D5D4D3D2D1D0RXD腳startD0D1D2D3D4D5D6D7RB8stop串行數(shù)據(jù)移位寄存器stopTB9串行數(shù)據(jù)D7D6D5D4D3D2D1D0 startTXD腳發(fā)射SBUFD7D6D5D4D3D2D1D0串行口工作模式3：9位UART，波特率可變一幀的信息由11字節(jié)成：1位起始位，8位數(shù)據(jù)位元(低位在先)，1位可程序設計位和1位停止位。發(fā)送時可程序設計第9位數(shù)據(jù)，由SCON中的TB8提供，可 軟件設置為1或0，

14、或者可將PSW中的奇/偶校驗位P值裝入 TB8。模式3的波特率為：=2SMOD×(TIMER1的溢出率)/32T1x12 =0，TIMER1的溢出率 =SYSclk/12/(256 -TH1)；T1x12 =1,TIMER1的溢出率 =SYSclk/(256 -TH1)傳輸速率的設置串行通信模式0UART_M0x6/AUXR.5 =0時，其波特率 =SYSclk/12。UART_M0x6/AUXR.5 =1時，其波特率 =SYSclk/2。串行通信工作模式2SMOD=1，傳輸速率=(SYSclk)/32；SMOD=0，傳輸速率=(SYSclk)/64。串行通信模式1、3傳輸速率=2S

15、MOD×(TIMER1的溢出率)/32T1x12=0，TIMER1的溢出率 =SYSclk/12/(256 -TH1)；T1x12 = 1, TIMER1的溢出率 = SYSclk /(256 - TH1)傳輸速率的設置UART在Mode1模式下，使用Timer1工作于Mode2(自動重新加載模式)計算傳輸率公式如下：9600 =2 SMOD振蕩器頻率 ?3212 ? 256 - (TH1)配合9600傳輸率，使用11.0592MHz石英晶體振蕩器，且SMOD=0，得出TH1為：TH1 =256 -2 ? 11.0592 ? 10 6384 ? 9600= 253 =FDH傳輸速率的

16、設置T1x12=0，TIMER1的溢出率=SYSclk×(28-N)/12T1x12=1，TIMER1的溢出率=SYSclk×(28-N)常用波特率系統(tǒng)時鐘頻率(MHz)SMOD定時器1C/T方式重新裝入值方式0MAX：1M12××××方式2MAX：375K121×××方式1和362.5K12102FFH19.2K11 .059102FDH9.6K11 .059002FDH4.8K11 .059002FAH2.4K11 .059002F4H1.2K11 .059002F8H137.511 .9860021

17、DH110600272H11012001FFFBH雙機通信 如果兩個8051應用系統(tǒng)距離很近，可將它們的串行埠直接 相連（TXDRXD，RXDTXD，GNDGND地），即可實現(xiàn) 雙機通信。RS232的串行信號UART串行埠傳輸格式StartD0D1D2D3D4D5D6D7ParityStop018051與RS232的串行信號電壓轉(zhuǎn)換80515V信號0V+10VRS232信號-10VGND15串行端口UART電路IC122 u2C 1 +1162738495V+ +22 uJ 62C 1 - 3 J 62710 P3 1P3 0C 2 +R S23 222 u6V- C 2 -5C ON 622

18、 uVCC16V CC1214 T1 OU TT1 IN11 TX D123413 R 1 INR 1 O UT12 R XD34568T2 OU TT2 IN9R 2 INR 2 O UT4RS-232C接腳594837261 ，UART電路 8051的RXD與TXD與EIA 界面ICL232連接，做訊 號準位轉(zhuǎn)換-準位0V轉(zhuǎn)換為-8V-15V-準位5V轉(zhuǎn)換為8V-15V使用9PIN的RS-232 接頭PIN2(RXD)接腳接收 PIN 3(TXD)接腳傳送 PIN5(GND)接地。雙機異步通信軟件協(xié)議甲機發(fā)送數(shù)據(jù)，乙機接收數(shù)據(jù)。在雙機開始通信時，先由甲機發(fā)送一個呼叫信號(例如 “06H”)

19、，以詢問乙機是否可以接收數(shù)據(jù)；乙機接收到呼叫信號后，若同意接收資料，則發(fā)回“00H” 作為應答信號，否則發(fā)“05H”表示暫不能接收資料，；甲機只有在接收到乙機的應答信號“00H”后才可將存儲 在外部數(shù)據(jù)存儲器中的內(nèi)容逐一發(fā)送給乙機，否則繼續(xù)向 乙機發(fā)呼叫信號，直到乙機同意接收。字節(jié)數(shù)n資料1資料2資料3資料n累加校驗和發(fā)送數(shù)據(jù)格式如上：字節(jié)數(shù)n：甲機向乙機發(fā)送的資料個數(shù)；數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)n：甲機將向乙機發(fā)送的n幀資料；累加校驗和：為字節(jié)數(shù)n、數(shù)據(jù)1、數(shù)據(jù)n,這(n+1)個字節(jié)內(nèi)容的算術累相加的和. 乙機根據(jù)接收到的“校驗和”判斷已接收到的n個數(shù)據(jù)是 否正確。若接收正確,向甲機回發(fā)“0FH”信號,否則

20、回發(fā) “F0H”信號。甲機只有在接收到乙機發(fā)回的“0FH”信號才算完成發(fā)送 任務，返回被調(diào)用的程序，否則繼續(xù)呼叫，重發(fā)數(shù)據(jù)。雙機通信軟件(查詢方式)甲機發(fā)送子程序雙機通信軟件(查詢方式)乙機接收子程序段雙機通信軟件(中斷方式)由于STC-12C5410AD系列單片機的串行通信是雙工的，且 中斷系統(tǒng)只提供一個中斷向量入口地址，所以實際上是中 斷和查詢必須相結(jié)合，即接收/發(fā)送均可各自請求中斷， 響應中斷時主機并不知道是誰請求中斷，統(tǒng)一轉(zhuǎn)入同一個 中斷向量入口，必須由中斷服務程序查詢確定并轉(zhuǎn)入對應 的服務程序進行處理。甲方（發(fā)送方）任以查詢方式通信（從略），乙方（接收方）則改用中斷查詢方式進行通信。

21、常用的串行端口函數(shù)stdio.h內(nèi)定函數(shù)格式串行埠輸出入說明getkey (void)接收一個按鍵數(shù)據(jù)getchar (void)接收一個字符數(shù)據(jù)putchar (char)發(fā)射一個字符數(shù)據(jù)printf(const char , .)發(fā)射字符、字符串及數(shù)值數(shù)據(jù)gets (char , int n)接收一個字符串字符數(shù)據(jù)scanf (const char , .)接收字符串數(shù)據(jù)puts (const char)發(fā)射一個字符串字符常數(shù)數(shù)據(jù)常用顯示格式字符表字符動作%d顯示有符號10進制數(shù)據(jù)%u顯示無符號10進制數(shù)據(jù)%f顯示浮點數(shù)10進制資料%e顯示指數(shù)10進制數(shù)據(jù)%g先以浮點數(shù)顯示，若不行則以指數(shù)

22、顯示數(shù)據(jù)%o顯示8進制數(shù)據(jù)%x顯示16進制數(shù)據(jù)%6d10進制數(shù)據(jù)占用6格，數(shù)據(jù)右移%06d10進制數(shù)據(jù)占用6格，數(shù)據(jù)右移，前面加0%-6d10進制數(shù)據(jù)占用6格，數(shù)據(jù)左移%c顯示字符數(shù)據(jù)%6c顯示字符數(shù)據(jù)，占用6格，資料右移%-6c顯示字符數(shù)據(jù)，占用6格，資料左移%s顯示字符串數(shù)據(jù)常用“”控制字符表控制字符動作ASCII碼(16進制)0空字符(NULL)0x00n換行(LF)0x0Ar歸位(CR)0x0Dt跳9格(HT)0x09b倒退(BS)0x08f換頁(FF)0x0C單引號0x27”雙引號0x22反斜杠0x5CUART使用時設定 1.ES 2.EA 3.IP,IPH當串行口接收中斷請求標志位RI和串行口發(fā)送中斷請求 標志位TI中的任何一個被置為1后，串行口中斷都會產(chǎn) 生。范例8_1/串行傳輸模擬的觀察與練習/從8051傳送字符串Hellokitty到P