串行通信學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1串行通信串行通信(tng xn)第一頁，共49頁。一、通信的兩種基本一、通信的兩種基本(jbn)方式方式 第1頁/共48頁第二頁，共49頁。并行通信：數(shù)據(jù)多位同時(shí)并行通信：數(shù)據(jù)多位同時(shí)(tngsh)(tngsh)傳送傳送 控制控制(kngzh)簡單，傳輸速度快，傳輸線較多簡單，傳輸速度快，傳輸線較多第2頁/共48頁第三頁，共49頁。串行通信：數(shù)據(jù)字節(jié)一位一位在一條串行通信：數(shù)據(jù)字節(jié)一位一位在一條(y tio)傳輸線傳輸線上逐個傳送。上逐個傳送。第3頁/共48頁第四頁，共49頁。二、串行通信二、串行通信(tng xn)的兩種方式的兩種方式 按信息的格式分為異步通信按信息的格式分為異步通信

2、(tng xn)和同步通信和同步通信(tng xn)兩種方式。兩種方式。 異步通信：指通信的發(fā)送與接收設(shè)備使用各自的時(shí)鐘控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收過程異步通信：指通信的發(fā)送與接收設(shè)備使用各自的時(shí)鐘控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收過程(guchng)。為使雙方的收發(fā)協(xié)調(diào)，要求發(fā)送和接收設(shè)備的時(shí)鐘盡可能一致。為使雙方的收發(fā)協(xié)調(diào)，要求發(fā)送和接收設(shè)備的時(shí)鐘盡可能一致。 同步通信：同步通信：有嚴(yán)格的同步時(shí)鐘控制。較少使用。有嚴(yán)格的同步時(shí)鐘控制。較少使用。 第4頁/共48頁第五頁，共49頁。 異步通信是以數(shù)據(jù)異步通信是以數(shù)據(jù)(shj)幀單位進(jìn)行傳輸，幀與幀幀單位進(jìn)行傳輸，幀與幀之間的間隙（時(shí)間間隔）是任意的，但每個數(shù)據(jù)之間

3、的間隙（時(shí)間間隔）是任意的，但每個數(shù)據(jù)(shj)幀中的各位是以固定的時(shí)間傳送的，即各幀之幀中的各位是以固定的時(shí)間傳送的，即各幀之間不一定有間不一定有“位間隔位間隔”的整數(shù)倍的關(guān)系，但同一幀內(nèi)的整數(shù)倍的關(guān)系，但同一幀內(nèi)的各位之間的距離均為的各位之間的距離均為“位間隔位間隔”的整數(shù)倍。的整數(shù)倍。第5頁/共48頁第六頁，共49頁。異步通信異步通信(tng xn)(tng xn)的數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)格式 ：第6頁/共48頁第七頁，共49頁。 波特率是每秒鐘傳輸波特率是每秒鐘傳輸(chun sh)二進(jìn)制代碼的位數(shù)。二進(jìn)制代碼的位數(shù)。 單位是：位秒（單位是：位秒（bps）。）。傳輸速率傳輸速率 如每秒鐘傳送如

4、每秒鐘傳送(chun sn)240個字符個字符(數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀)，每幀數(shù)據(jù)，每幀數(shù)據(jù)10位位 ，則波特率為：，則波特率為：10位位240個個/秒秒 = 2400 bps第7頁/共48頁第八頁，共49頁。三、串行通信的傳輸三、串行通信的傳輸(chun sh)方向方向 1 1、單工、單工 指數(shù)據(jù)傳輸僅能沿一個方向，不能實(shí)現(xiàn)反向傳輸。指數(shù)據(jù)傳輸僅能沿一個方向，不能實(shí)現(xiàn)反向傳輸。2 2、半雙工、半雙工 指數(shù)據(jù)傳輸可以沿兩個指數(shù)據(jù)傳輸可以沿兩個(lin )(lin )方向，但需要分時(shí)進(jìn)行。方向，但需要分時(shí)進(jìn)行。3 3、全雙工、全雙工 指數(shù)據(jù)可以同時(shí)進(jìn)行雙向傳輸。指數(shù)據(jù)可以同時(shí)進(jìn)行雙向傳輸。 單工單工 半雙

5、工半雙工 全雙工全雙工第8頁/共48頁第九頁，共49頁。四、通用四、通用(tngyng)異步接收發(fā)送器異步接收發(fā)送器UART 第9頁/共48頁第十頁，共49頁。第10頁/共48頁第十一頁，共49頁。9.2 MCS-51單片機(jī)串行通信單片機(jī)串行通信(tng xn)MCS-51單片機(jī)具有單片機(jī)具有(jyu)一個全雙工的串行異步通信接口。一個全雙工的串行異步通信接口。 有兩個物理上獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器有兩個物理上獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器SBUF，它們占用，它們占用(zhn yn)同一地址同一地址99H 第11頁/共48頁第十二頁，共49頁。9.2.1 串行口寄存器結(jié)構(gòu)串行口寄存器結(jié)構(gòu)(jigu) 線

6、線 ) ) ) ) 第12頁/共48頁第十三頁，共49頁。第13頁/共48頁第十四頁，共49頁。9.2.2 串行通信串行通信(tng xn)控制寄存器控制寄存器 位號位號D7D6D5D4D3D2D1D0位符號位符號SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI第14頁/共48頁第十五頁，共49頁。第15頁/共48頁第十六頁，共49頁。3）TB8 在方式在方式2、方式、方式3下，是發(fā)送數(shù)據(jù)下，是發(fā)送數(shù)據(jù)(shj)的第的第9位，可用軟件規(guī)定其作用；位，可用軟件規(guī)定其作用； 可以用于數(shù)據(jù)可以用于數(shù)據(jù)(shj)的奇偶校驗(yàn)位；的奇偶校驗(yàn)位； 在多機(jī)通信中，用于地址幀在多機(jī)通信中，用于地址幀(1)和數(shù)據(jù)和數(shù)

7、據(jù)(shj)幀幀(0)的標(biāo)志位。的標(biāo)志位。 在方式在方式0、方式、方式1中，該位未用。中，該位未用。4）RB8 在方式在方式2、方式、方式3下，是接收到數(shù)據(jù)的第下，是接收到數(shù)據(jù)的第9位；位； 作奇偶校驗(yàn)位或數(shù)據(jù)幀作奇偶校驗(yàn)位或數(shù)據(jù)幀/地址幀的標(biāo)志地址幀的標(biāo)志(biozh)位。位。 在方式在方式1時(shí)，時(shí)，RB8是接收到的停止位。是接收到的停止位。第16頁/共48頁第十七頁，共49頁。5）SM2多機(jī)通信多機(jī)通信(tng xn)控制位控制位 主要用于方式主要用于方式(fngsh)2和方式和方式(fngsh)3； 當(dāng)接受機(jī)的當(dāng)接受機(jī)的SM2=1時(shí)，可利用收到的時(shí)，可利用收到的RB8來控制是否激活來控制

8、是否激活RI： RB8=1時(shí)，收到的數(shù)據(jù)進(jìn)入時(shí)，收到的數(shù)據(jù)進(jìn)入SBUF，并激活，并激活RI，進(jìn)而在中斷服務(wù)中將數(shù)據(jù)從，進(jìn)而在中斷服務(wù)中將數(shù)據(jù)從SBUF讀走；讀走； RB8=0時(shí)，不激活時(shí)，不激活RI，收到的信息丟棄。，收到的信息丟棄。 當(dāng)當(dāng)SM2=0時(shí)，不論收到的時(shí)，不論收到的RB8為為0和和1，均可以使收到的數(shù)據(jù)進(jìn)入，均可以使收到的數(shù)據(jù)進(jìn)入SBUF，并激，并激活活RI。即此時(shí)。即此時(shí)RB8不具有控制不具有控制RI激活的功能。激活的功能。 方式方式(fngsh)0時(shí)，時(shí)，SM2必須為必須為0。 方式方式(fngsh)1時(shí)，若時(shí)，若SM2=1，則只有接收到有效停止位時(shí)，則只有接收到有效停止位時(shí)，

9、RI才置才置1。第17頁/共48頁第十八頁，共49頁。6）RI接收中斷接收中斷(zhngdun)標(biāo)志位標(biāo)志位 方式方式0時(shí)，接收完第時(shí)，接收完第8位數(shù)據(jù)后，硬件置位；位數(shù)據(jù)后，硬件置位； 其它方式下，接收到停止位中間時(shí)，硬件置位；其它方式下，接收到停止位中間時(shí)，硬件置位； RI=1，表示幀字符接收結(jié)束。其狀態(tài)可軟件查詢，也可申請，表示幀字符接收結(jié)束。其狀態(tài)可軟件查詢，也可申請(shnqng)中斷；中斷； 軟件清零。軟件清零。7）TI發(fā)送中斷發(fā)送中斷(zhngdun)標(biāo)志位標(biāo)志位 方式方式0時(shí)，發(fā)送完第時(shí)，發(fā)送完第8位數(shù)據(jù)后，硬件置位；位數(shù)據(jù)后，硬件置位； 其它方式下，發(fā)送停止位開始時(shí)，硬件置位

10、；其它方式下，發(fā)送停止位開始時(shí)，硬件置位； TI=1，表示幀字符發(fā)送結(jié)束。其狀態(tài)可軟件查詢，也可申請中斷，表示幀字符發(fā)送結(jié)束。其狀態(tài)可軟件查詢，也可申請中斷； 軟件清零。軟件清零。第18頁/共48頁第十九頁，共49頁。 SMOD=1，串行口波特率加倍，串行口波特率加倍(ji bi)； SMOD=0，波特率正常。，波特率正常。 系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，SMOD=0。 PCON不可以位尋址。不可以位尋址。位號位號D7D6D5D4D3D2D1D0位符號位符號SMOD/GF1GF0PDIDL字節(jié)字節(jié)(z ji)地址：地址：87H第19頁/共48頁第二十頁，共49頁。3) 中斷允許中斷允許(ynx)控制

11、寄存器控制寄存器 IE 位號位號D7D6D5D4D3D2D1D0位符號位符號EA/ESET1EX1ET0EX0字節(jié)字節(jié)(z ji)地址：地址：A8H ES: 串行口中斷允許串行口中斷允許(ynx)位位 ES=0，禁止串行口中斷；，禁止串行口中斷； ES=1，允許，允許(ynx)串行口中斷。串行口中斷。第20頁/共48頁第二十一頁，共49頁。9.2 串行口的工作串行口的工作(gngzu)方式方式 第21頁/共48頁第二十二頁，共49頁。 一、方式(fngsh)0 8位同步移位寄存器方式。位同步移位寄存器方式。 RXD (P3.0) ：數(shù)據(jù)移位的入口和出口。：數(shù)據(jù)移位的入口和出口。 TXD(P3.

12、1)：移位脈沖輸出端。：移位脈沖輸出端。 移位數(shù)據(jù)：一幀移位數(shù)據(jù)：一幀8位。低位在前，高位位。低位在前，高位(o wi)在后。在后。 沒有起始位和停止位。沒有起始位和停止位。第22頁/共48頁第二十三頁，共49頁。1、方式、方式0數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(shj)發(fā)送發(fā)送 寫入寫入SBUF，啟動發(fā)送，啟動發(fā)送(f sn)；8位數(shù)據(jù)全部移出后，位數(shù)據(jù)全部移出后，TI自動置位。自動置位。第23頁/共48頁第二十四頁，共49頁。數(shù)據(jù)發(fā)送：須有串進(jìn)并出移位寄存器配合數(shù)據(jù)發(fā)送：須有串進(jìn)并出移位寄存器配合(pih)使用。使用。鎖存端鎖存端 (1并行并行(bngxng)輸出，輸出，0鎖存鎖存) 時(shí)鐘時(shí)鐘(shzhng) 串

13、行輸入串行輸入 并行輸出并行輸出 Q0 Q7 第24頁/共48頁第二十五頁，共49頁。2、方式、方式0數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(shj)接收接收 當(dāng)當(dāng)REN=1，啟動接收；接收到，啟動接收；接收到8位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)(shj)時(shí)，時(shí)，RI自動置位。自動置位。第25頁/共48頁第二十六頁，共49頁。數(shù)據(jù)接收：須有并進(jìn)數(shù)據(jù)接收：須有并進(jìn)(bngjn)串出移位寄存器配合使用。串出移位寄存器配合使用。串行輸出串行輸出(shch)端端 移位移位(y wi)脈沖脈沖 控制端控制端0：可串行輸出：可串行輸出(并行輸入關(guān)閉并行輸入關(guān)閉) 1：可并行輸入：可并行輸入(串行輸出關(guān)閉串行輸出關(guān)閉) 第26頁/共48頁第二十七頁，共49頁

14、。第27頁/共48頁第二十八頁，共49頁。發(fā)光發(fā)光(f un)二極管共陰極相連二極管共陰極相連第28頁/共48頁第二十九頁，共49頁。R第29頁/共48頁第三十頁，共49頁。 二、方式(fngsh)1 8位數(shù)據(jù)異步通信方式。位數(shù)據(jù)異步通信方式。字符字符(z f)幀幀10位。位。 1位起始位位起始位(低低)、8位數(shù)據(jù)位位數(shù)據(jù)位(D0D7)、1位停止位位停止位(高高)第30頁/共48頁第三十一頁，共49頁。第31頁/共48頁第三十二頁，共49頁。第32頁/共48頁第三十三頁，共49頁。 三、方式(fngsh)2、方式(fngsh)3 9位數(shù)據(jù)異步通信位數(shù)據(jù)異步通信(tng xn)方式。方式。 字符

15、幀字符幀11位：位： 1位起始位位起始位(低低)、8位數(shù)據(jù)位位數(shù)據(jù)位(D0D7)、 1位控制位位控制位/校驗(yàn)位、校驗(yàn)位、1位停止位位停止位(高高)第33頁/共48頁第三十四頁，共49頁。第34頁/共48頁第三十五頁，共49頁。oscSMODf642第35頁/共48頁第三十六頁，共49頁。第36頁/共48頁第三十七頁，共49頁。第37頁/共48頁第三十八頁，共49頁。串行口工作之前串行口工作之前(zhqin)，應(yīng)進(jìn)行初始化，具體步驟如下：，應(yīng)進(jìn)行初始化，具體步驟如下： 確定波特率；確定波特率； 確定確定T1的工作方式（編程的工作方式（編程TMOD寄存器）；寄存器）； 計(jì)算計(jì)算T1的初值，裝載的初

16、值，裝載TH1、TL1； 確定串行口控制（編程確定串行口控制（編程SCON、PCON寄存器）；寄存器）； 啟動啟動T1（編程（編程TCON中的中的TR1位）；位）；若串行口在中斷方式若串行口在中斷方式(fngsh)工作時(shí)，要進(jìn)行中斷設(shè)置工作時(shí)，要進(jìn)行中斷設(shè)置（編程（編程IE、IP寄存器）。寄存器）。第38頁/共48頁第三十九頁，共49頁。1第39頁/共48頁第四十頁，共49頁。T第40頁/共48頁第四十一頁，共49頁。甲機(jī)的P1口分別接8個開關(guān)，讀取開關(guān)狀態(tài)并發(fā)送出去；乙機(jī)的P1口分別接8個LED指示燈，用來顯示(xinsh)從串行口接收的數(shù)據(jù)。 波特率為1200bps，晶振fosc=6MHz

17、。 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)(shyn)(shyn)內(nèi)容內(nèi)容 第41頁/共48頁第四十二頁，共49頁。甲機(jī)發(fā)送程序初始化TMOD（設(shè)置T1為定時(shí)、模式2）置定時(shí)初值N串口初始化（SCON、PCON）啟動定時(shí)器T1從P1口采集數(shù)據(jù)到A將A中的數(shù)據(jù)送到SBUF串行口緩沖器數(shù)據(jù)是否發(fā)送完畢（TI=1？）Y清除TI標(biāo)志START: MOV TMOD,#20H MOV TL1,#0F3H MOV TH1,#0F3H MOV PCON,#00H MOV SCON,#40H SETB TR1LOOP2: MOV A,P1 MOV SBUF,A LOOP1: JNB TI,LOOP1 CLR TI SJMP LOOP2第42

18、頁/共48頁第四十三頁，共49頁。乙機(jī)接收程序初始化TMOD（設(shè)置T1為定時(shí)、模式2）置定時(shí)初值串口初始化（SCON、PCON）啟動定時(shí)器T1數(shù)據(jù)是否接收完畢（RI=1？）NY清除TI標(biāo)志將SBUF中的數(shù)據(jù)送到A中START: MOV TMOD,#20H MOV TL1,#0F3H MOV TH1,#0F3H MOV PCON,#00H MOV SCON,#50H SETB TR1LOOP1: JNB RI,LOOP1 CLR RI MOV A,SBUF MOV P1,A SJMP LOOP1第43頁/共48頁第四十四頁，共49頁。ORG 0000HSJMP STARTORG 0023HSJM

19、P SJIESTART: MOV TMOD,#20H MOV TL1,#0F3H MOV TH1,#0F3H MOV PCON,#00H MOV SCON,#50HSETB EASETB ESSETB TR1SJMP $SJIE: CLR RI MOV A,SBUF MOV P1,A RETI END乙機(jī)接收(jishu)程序：中斷方式 第44頁/共48頁第四十五頁，共49頁。 例題例題(lt)(lt) 甲、乙雙機(jī)串行通信，甲機(jī)將片內(nèi)甲、乙雙機(jī)串行通信，甲機(jī)將片內(nèi)30H3FH單元的數(shù)據(jù)發(fā)送給單元的數(shù)據(jù)發(fā)送給乙機(jī)，乙機(jī)將接收乙機(jī)，乙機(jī)將接收(jishu)到的數(shù)據(jù)保存到片內(nèi)到的數(shù)據(jù)保存到片內(nèi)40H

20、開始的單元。開始的單元。 波特率為波特率為1200bps，晶振頻率，晶振頻率fosc=12MHz，方式，方式1(8位數(shù)據(jù)異位數(shù)據(jù)異步通信方式步通信方式)。第45頁/共48頁第四十六頁，共49頁。 由于選擇的是方式由于選擇的是方式1，波特率由定時(shí)，波特率由定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器T1的溢出率和電源控制寄存器的溢出率和電源控制寄存器PCON中的中的SMOD位決定。則須對定時(shí)位決定。則須對定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器T1初始化。初始化。 設(shè)設(shè)SMOD=0，甲、乙兩機(jī)的振蕩頻率，甲、乙兩機(jī)的振蕩頻率(pnl)為為12MHz，由于波特率為，由于波特率為1200bps。定時(shí)。定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器T1選擇為方式選擇為方式2，則初值為：，則初值為：初值初值=256-fosc2SMOD /（12波特率波特率32） =256-12,000,000/（12120032） 230 =E6H 根據(jù)要求定時(shí)根據(jù)要求定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器T1的方式控制字為的方式控制字為20H。第46頁/共48頁第四十七頁，共49頁。甲機(jī)的發(fā)送甲機(jī)的發(fā)送(f sn)程序：程序：TSTA