第七章串行接口

1、第七章串行接口計(jì)算機(jī)與外界信息交換稱為通信。計(jì)算機(jī)與外界信息交換稱為通信。通信的基本方式可分為并行通信和串行通信：通信的基本方式可分為并行通信和串行通信：并行通信是數(shù)據(jù)的各位同時(shí)發(fā)送或同時(shí)接收；并行通信是數(shù)據(jù)的各位同時(shí)發(fā)送或同時(shí)接收；串行通信是數(shù)據(jù)的各位依次逐位發(fā)送或接收。串行通信是數(shù)據(jù)的各位依次逐位發(fā)送或接收。并行通信優(yōu)點(diǎn)并行通信優(yōu)點(diǎn):傳送速度快傳送速度快 缺點(diǎn)缺點(diǎn):不便長距離傳送不便長距離傳送串行通信的基本特征是數(shù)據(jù)逐位順序進(jìn)行傳送串行通信的基本特征是數(shù)據(jù)逐位順序進(jìn)行傳送串行通信的格式及約定（如：同步方式、通訊速串行通信的格式及約定（如：同步方式、通訊速率、數(shù)據(jù)塊格式、信號電平率、數(shù)據(jù)塊格

2、式、信號電平等）不同，形成等）不同，形成了多種串行通信的協(xié)議與接口標(biāo)準(zhǔn)。了多種串行通信的協(xié)議與接口標(biāo)準(zhǔn)。常見的有：常見的有：通用異步收發(fā)器通用異步收發(fā)器(UART)(UART)本課程介紹的串口本課程介紹的串口通用串行總線（通用串行總線（USBUSB）I I2 2C C總線總線CANCAN總線總線SPISPI總線總線RS-485RS-485，RS-232CRS-232C，RS422ARS422A標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)等等等等串行通信波特率串行通信波特率波特率波特率bps(bit per second)bps(bit per second)定義定義: 每秒傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)，即：每秒傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)，即：1波特波特

3、= 1位位/秒（秒（1bps1bps） 串行通信按照數(shù)據(jù)傳送方向可分為三種方式：串行通信按照數(shù)據(jù)傳送方向可分為三種方式：單工制式是指甲乙雙方通信時(shí)只能單向傳送數(shù)單工制式是指甲乙雙方通信時(shí)只能單向傳送數(shù)據(jù)，發(fā)送方和接收方固定。據(jù)，發(fā)送方和接收方固定。 1 1、單工制式（、單工制式（SimplexSimplex）2、半雙工制式（半雙工制式（Half DuplexHalf Duplex）3 3、全雙工制式（、全雙工制式（Full DuplexFull Duplex）51單片機(jī)的串行接口SBUF（發(fā)）（發(fā)）SBUF（收）（收）發(fā)送控制器發(fā)送控制器 TI接收控制器接收控制器 RI移位寄存器移位寄存器波波

4、特特率率發(fā)發(fā)生生器器T1 1A累累加加器器(門門)移位寄存器移位寄存器RxDTxD去申請中斷去申請中斷引腳引腳引腳引腳CPU內(nèi)部內(nèi)部串行口特殊功能寄存器串行口特殊功能寄存器1、串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF 在邏輯上只有一個(gè)，既表示發(fā)送寄存器，又表示接收寄存器，具有同一個(gè)單元地址99H，用同一寄存器名SBUF。在物理上有兩個(gè)，一個(gè)是發(fā)送緩沖寄存器，另一個(gè)是接收緩沖寄存器。指令 MOV SBUF，A 啟動一次數(shù)據(jù)發(fā)送,可向SBUF 再發(fā)送下一個(gè)數(shù)指令 MOV A，SBUF 完成一次數(shù)據(jù)接收,SBUF可再 接收下一個(gè)數(shù) SM0 SM1 SM0 SM1 串行口工作方式選擇位。串行口工作方式選擇位。 SM2

5、SM2 多機(jī)通信控制位。多機(jī)通信控制位。 REN REN 允許接收控制位。允許接收控制位。REN=1REN=1，允許接收。，允許接收。 TB8 TB8 方式方式2 2和方式和方式3 3中要發(fā)送的第中要發(fā)送的第9 9位數(shù)據(jù)。位數(shù)據(jù)。 RB8 RB8 方式方式2 2和方式和方式3 3中要接收的第中要接收的第9 9位數(shù)據(jù)。位數(shù)據(jù)。 TI TI 發(fā)送中斷標(biāo)志。發(fā)送中斷標(biāo)志。 RI RI 接收中斷標(biāo)志。接收中斷標(biāo)志。SMOD=1SMOD=1，串行口波特率加倍。串行口波特率加倍。PCONPCON寄存器不能進(jìn)行位尋址。寄存器不能進(jìn)行位尋址。 SMOD SMOD：在串行口工作方式：在串行口工作方式 1 1、2

6、 2、3 3 中，是中，是波特波特率加倍位率加倍位 =1 =1 時(shí)，波特率加倍時(shí)，波特率加倍 =0 =0 時(shí)，波特率不加倍。時(shí)，波特率不加倍。 ( (在在PCONPCON中只有這一個(gè)位與串口有關(guān)中只有這一個(gè)位與串口有關(guān)) ) 80C5180C51串行通信共有串行通信共有4 4種工作方式，由串行控制寄存器種工作方式，由串行控制寄存器SCONSCON中中SM0 SM1SM0 SM1決定。決定。 1 1、串行工作方式、串行工作方式0 0（同步移位寄存器工作方式）（同步移位寄存器工作方式） 以以RXDRXD（）端作為數(shù)據(jù)移位的輸入（）端作為數(shù)據(jù)移位的輸入/ /輸出端，輸出端， 以以TXDTXD（）端輸

7、出移位脈沖。（）端輸出移位脈沖。 移位數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收以移位數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收以8 8位為一幀，不設(shè)起始位和停止位為一幀，不設(shè)起始位和停止位，無論輸入位，無論輸入/ /輸出，均低位在前高位在后。輸出，均低位在前高位在后。 其幀格式為：其幀格式為： 方式方式0 0可將串行輸入輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行輸入輸出數(shù)據(jù)?？蓪⒋休斎胼敵鰯?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行輸入輸出數(shù)據(jù)。2 2、串行工作方式、串行工作方式1 1 方式方式1 1是一幀是一幀1010位的異步串行通信方式，包括位的異步串行通信方式，包括1 1個(gè)起始位，個(gè)起始位，8 8個(gè)數(shù)據(jù)位和一個(gè)停止位個(gè)數(shù)據(jù)位和一個(gè)停止位。 其幀格式為：其幀格式為： 數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送: :

8、發(fā)送時(shí)只要將數(shù)據(jù)寫入發(fā)送時(shí)只要將數(shù)據(jù)寫入SBUFSBUF，在串行口由硬，在串行口由硬件自動加入起始位和停止位，構(gòu)成一個(gè)完整的幀格式。然后件自動加入起始位和停止位，構(gòu)成一個(gè)完整的幀格式。然后在移位脈沖的作用下，由在移位脈沖的作用下，由TXDTXD端串行輸出。一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完端串行輸出。一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，將畢，將SCONSCON中的中的TITI置置1 1。 數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)接收: :接收時(shí)，在接收時(shí)，在REN=1REN=1前提下，當(dāng)采樣到前提下，當(dāng)采樣到RXDRXD從從1 1向向0 0跳變狀態(tài)時(shí)，就認(rèn)定為已接收到起始位。隨后在移位脈跳變狀態(tài)時(shí)，就認(rèn)定為已接收到起始位。隨后在移位脈沖的控制下，將沖的控制下

9、，將串行串行接收接收數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)移入移入SBUFSBUF中。一幀數(shù)據(jù)中。一幀數(shù)據(jù)接收接收完完畢，將畢，將SCONSCON中的中的RIRI置置1 1，表示可以從，表示可以從SBUFSBUF取走接收到的一個(gè)取走接收到的一個(gè)字符。字符。 方式方式1 1波特率可變，由定時(shí)波特率可變，由定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器T1T1的計(jì)數(shù)溢出的計(jì)數(shù)溢出率來決定。率來決定。波特率波特率 = 2= 2SMODSMOD（T1T1溢出率）溢出率）/ 32/ 32其中其中SMODSMOD為為PCONPCON寄存器中最高位的值，寄存器中最高位的值，SMOD=1SMOD=1表示表示波特率倍增。波特率倍增。當(dāng)定時(shí)計(jì)數(shù)器當(dāng)定時(shí)計(jì)數(shù)器T1用作

10、波特率發(fā)生器時(shí)，通常選用作波特率發(fā)生器時(shí)，通常選用定時(shí)初值自動重裝的工作方式用定時(shí)初值自動重裝的工作方式2(注意：不要把定注意：不要把定時(shí)計(jì)數(shù)器的工作方式與串行口的工作方式搞混時(shí)計(jì)數(shù)器的工作方式與串行口的工作方式搞混淆了淆了)。其計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)為。其計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)為8位，假定計(jì)數(shù)初值為位，假定計(jì)數(shù)初值為COUNT，單片機(jī)的機(jī)器周期為，單片機(jī)的機(jī)器周期為T，則定時(shí)時(shí)間為，則定時(shí)時(shí)間為（256-COUNT）*T。從而在。從而在1s內(nèi)發(fā)生溢出的次數(shù)內(nèi)發(fā)生溢出的次數(shù)（即溢出率）為：（即溢出率）為： TCOUNT *)256(1波特率波特率=(2=(2SMODSMOD/32)/32) T1T1的溢出率的溢出率波特率

11、波特率=(2=(2SMODSMOD/32)/32) T1T1的溢出率的溢出率 溢出率：溢出率：T1T1溢出的頻繁程度溢出的頻繁程度 即：即：T1T1溢出一次所需時(shí)間的倒數(shù)。溢出一次所需時(shí)間的倒數(shù)。 初值初值 X = 2 2n n - - 2 2SMOD SMOD fosc fosc32 32 波特率波特率 1212 波特率波特率 = =2 2SMOD SMOD fosc fosc32 32 12(2 12(2n n - X)- X)其中：其中：X X 是定時(shí)器初值是定時(shí)器初值 X = 256 - = 244 = F4H1062038438424002400中斷請求中斷請求RETI主程序主程序中斷服務(wù)子程序中斷服務(wù)子程序返主程序返主程序中斷請求中斷請求低級中斷請求低級中斷請求RETI主程序主程序高級中斷服務(wù)子程序高級中斷服務(wù)子程序返主程序返主程序高級中斷請求高級中斷請求返低級中斷返低級中斷RETI低級中斷服務(wù)子程序低級中斷服務(wù)子程序低級中斷服務(wù)子程序低級中斷服務(wù)子程序；T0計(jì)數(shù)方式，自動