并行串行接口51-2012

第五節(jié)

I/O接口電路5-1 單片機(jī)并行接口PIO第六節(jié) 串行I/O接口SIO5-1 并行接口PIOPIO：并行I/O接口用于微型機(jī)與外部設(shè)備之間并行傳送數(shù)據(jù)。5-1-1 MCS-51的并行接口4個(gè)8位雙向并行IO接口：P0.0～P0.7、P1.0～P1.7、P2.0～P2.7、P3.0～P3.7。多功能I/O接口，CPU按當(dāng)前操作自動(dòng)進(jìn)行功能切換。片內(nèi)接口寄存器在SFR中的映象地址：

1．I/O數(shù)據(jù)鎖存器：P0、P1、P2、P3、SBUF

2．I/O控制/狀態(tài)寄存器：

IE、IP、TCON、TMOD、SCON、PCON一．PIO接口內(nèi)部結(jié)構(gòu)：輸出鎖存器、輸出驅(qū)動(dòng)器、輸入緩沖器及多路功能切換電路。 輸入從I/O引腳上輸入信號(hào)，讀信號(hào)使引腳信號(hào)通過(guò)下三態(tài)門(mén)進(jìn)入內(nèi)部總線。為保證可靠輸入，先寫(xiě)入“1”

。

MOV P1，#0FFH ；使輸出驅(qū)動(dòng)器截止

MOV A，P1 ；輸入二．PIO接口的三種操作

1.輸出鎖存：輸出將使數(shù)據(jù)寫(xiě)入輸出鎖存器。輸出指令： MOV P1，A

MOV P1.0，C2.輸入三態(tài)：輸入從I/O引腳上輸入信號(hào)，讀信號(hào)打開(kāi)，引腳信號(hào)通過(guò)下三態(tài)門(mén)進(jìn)入內(nèi)部總線。為保證可靠輸入，先寫(xiě)入“1”

。

MOV P1，#0FFH ；使輸出驅(qū)動(dòng)器截止

MOV A，P1 ；輸入3.讀-修改-寫(xiě)：修改輸出鎖存器的內(nèi)容。鎖存器中的數(shù)據(jù)通過(guò)上三態(tài)門(mén)進(jìn)入內(nèi)部總線，修改后再寫(xiě)入到鎖存器中。讀-修改-寫(xiě)指令：PIO為目的操作數(shù)的指令

ANLP1，A三.PIO的使用

1.P0口：并行雙向接口或系統(tǒng)總線DB0～7/AB0～72.P1口：稱(chēng)為用戶(hù)I/O接口。對(duì)片內(nèi)EPROM編程時(shí)，用作EPROM低8位地址信號(hào)線。 四.接口負(fù)載能力

P0驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL電路，P1，P2，P3可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL電路3.P2口：雙向I/O接口或高8位地址總線AB8～15對(duì)讀寫(xiě)片外存儲(chǔ)器后，引腳仍恢復(fù)輸出鎖存器的內(nèi)容。

MOV P2，#20H MOV R0，#00 MOVXA，@R04.P3口：雙向并行接口和第二功能： 串行接口引腳：TXD、RXD

中斷輸入引腳：INT0、INT1

定時(shí)器輸入引腳：T0、T1

讀寫(xiě)控制線：RD、WR

P1、P2和P3為準(zhǔn)雙向口。五.應(yīng)用舉例例：用4個(gè)發(fā)光二極管對(duì)應(yīng)顯示4個(gè)開(kāi)關(guān)的開(kāi)合狀態(tài)。 如P1.0合則P1.4亮。MCS-51P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.01.無(wú)條件傳送方式：指示燈立即反映開(kāi)關(guān)狀態(tài)。 ORG0000H AJMPMAIN ORG0100HMAIN：ORLA，#0FH MOVP1，A MOVA，P1 SWAPA MOVP1，A SJMPMAIN2.中斷傳送方式：

先設(shè)好開(kāi)關(guān)狀態(tài)，然后發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)，改變指示燈亮滅狀態(tài)。 ORG 0000H AJMPMAIN ORG 0003H AJMPIOINT ORG 0100HMAIN：SETBIT0 SETBEX0 SETBEAHERE：SJMPHERE ORG 0500HIOINT：MOVA，#0FFH MOV P1，A MOV A，P1 SWAPA MOV P1，A RETIP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0INT0MCS-51K+5V第六節(jié) 串行I/O接口SIO一.串行通訊的基本方式(一).異步通訊以字符為傳送單位用起始位和停止位標(biāo)識(shí)每個(gè)字符的開(kāi)始和結(jié)束字符間隔不固定，只需字符傳送時(shí)同步。異步通訊常用格式：一個(gè)字符幀異步通訊的雙方需要兩項(xiàng)約定：1.字符格式一幀字符位數(shù)的規(guī)定：數(shù)據(jù)位，校驗(yàn)位，起始位和停止位。2.波特率(位/秒)對(duì)傳送速率的規(guī)定例：要求每秒傳送120個(gè)字符，每幀為10位。解：B=120×10=1200波特 每位0.83ms(二).同步通訊以一串字符為一個(gè)傳送單位，字符間不加標(biāo)識(shí)位，在一串字符開(kāi)始用同步字符標(biāo)識(shí)，硬件要求高，通訊雙方須嚴(yán)格同步。D4D0D1D2D3D5D6D7停止位起始位二.串行接口功能1.發(fā)送器：并串?dāng)?shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，添加標(biāo)識(shí)位和校驗(yàn)位，一幀發(fā)送結(jié)束，設(shè)置結(jié)束標(biāo)志，申請(qǐng)中斷。2.接收器：串并數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，檢查錯(cuò)誤，去掉標(biāo)識(shí)位，保存有效數(shù)據(jù)，設(shè)置接收結(jié)束標(biāo)志，申請(qǐng)中斷。3.控制器：接收編程命令和控制參數(shù)，設(shè)置工作方式：同步/異步、字符格式、波特率、校驗(yàn)方式、數(shù)據(jù)位與同步時(shí)鐘比例等。三.串行數(shù)據(jù)傳送方向單工通訊：數(shù)據(jù)單向傳送。半雙工通訊：數(shù)據(jù)可分時(shí)雙向傳送。全雙工通訊：可同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收。發(fā)送器接收器發(fā)送器接收器接收器發(fā)送器接收器發(fā)送器發(fā)送器接收器

6-1 MCS-51串行接口

1個(gè)全雙工串行接口，可同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收。串行接口輸入/輸出引腳：TXD(P3.1)、RXD(P3.0)數(shù)據(jù)格式：按不同方式，一幀位數(shù)8/10/11發(fā)送/接收時(shí)，數(shù)據(jù)皆低位在前。一幀字符發(fā)送/接收結(jié)束，置位標(biāo)志位(TI/RI)并申請(qǐng)SIO中斷。中斷控制：中斷允許位ES中斷入口：0023HD0D1D2D3D4D5D6D7停止位起始位D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D8停止位起始位D7一.串行接口控制1.數(shù)據(jù)緩沖器SBUF發(fā)送SBUF和接收SBUF共用一個(gè)地址99H 。 1）發(fā)送SBUF存放待發(fā)送的8位數(shù)據(jù)，寫(xiě)入SBUF將同時(shí) 啟動(dòng)發(fā)送。 發(fā)送指令：

MOV SBUF，A2）接收SBUF存放已接收成功的8位數(shù)據(jù)，供CPU讀取。 讀取串行口接收數(shù)據(jù)指令：

MOVA，SBUF一.串行接口控制1.數(shù)據(jù)緩沖器SBUF2.串行口控制/狀態(tài)寄存器SCON(98H)SM0，SM1：選擇串行口4種工作方式。SM2：多機(jī)控制位，用于多機(jī)通訊。REN：允許接收控制位，REN=1，允許接收；REN=0，禁止接收。TB8發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)位，可用作校驗(yàn)位和地址/數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)位RB8：接收的第9位數(shù)據(jù)位或停止位TI：發(fā)送中斷標(biāo)志，發(fā)送一幀結(jié)束，TI=1，必須軟件清零RI：接收中斷標(biāo)志，接收一幀結(jié)束，RI=1，必須軟件清零SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISM0SM1方式0000111021133.節(jié)電控制寄存器PCONSMOD(PCON.7)：波特率加倍控制位。SMOD=1，波特率加倍，SMOD=0，則不加倍。二.串行接口的工作方式

SM0，SM1選擇四種工作方式。(1)方式0：同步移位寄存器方式。用于擴(kuò)展并行I/O接口。1.一幀8位，無(wú)起始位和停止位。2.RXD：數(shù)據(jù)輸入/輸出端。

TXD：同步脈沖輸出端，每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)位。3.波特率B=fosc/12

如：fosc=12MHz， B=1MHz，每位數(shù)據(jù)占1s。4.發(fā)送過(guò)程：寫(xiě)入SBUF，啟動(dòng)發(fā)送，一幀發(fā)送結(jié)束，TI=1。

接收過(guò)程：REN=1且RI=0，啟動(dòng)接收，一幀接收完畢，RI=1。

發(fā)送時(shí)序?qū)懭隨BUFRXD輸出TXDTID0D1D2D3D4D5D6D7寫(xiě)REN=1RI=0RXD輸入RI接收時(shí)序(a)(b)(2)方式1。8位數(shù)據(jù)異步通訊方式。1.一幀10位：8位數(shù)據(jù)位，1個(gè)起始位(0)，1個(gè)停止位(1)。2.RXD：接收數(shù)據(jù)端。

TXD：發(fā)送數(shù)據(jù)端。3.波特率：用T1作為波特率發(fā)生器，B=(2SMOD/32)×T1溢出率。4.發(fā)送：寫(xiě)入SBUF，同時(shí)啟動(dòng)發(fā)送，一幀發(fā)送結(jié)束，TI=1。

接收：REN=1，允許接收。接收完一幀，使RI=1。寫(xiě)入SBUF采樣（a）發(fā)送時(shí)序圖TXD數(shù)據(jù)輸出TID0D1D2D3D4D5D6D7停止位起始位RXD輸入數(shù)據(jù)（b）接收時(shí)序圖D0D1D2D3D4D5D6D7停止位起始位RI檢測(cè)負(fù)跳變當(dāng)REN=1，CPU開(kāi)始采樣RXD引腳負(fù)跳變信號(hào)，若出現(xiàn)負(fù)跳變，才進(jìn)入數(shù)據(jù)接收狀態(tài)，先檢測(cè)起始位，若第一位為0，繼續(xù)接收其余位。數(shù)據(jù)采樣速率為波特率16倍頻，在數(shù)據(jù)位中間，用第7、8、9個(gè)脈沖采樣3次數(shù)據(jù)位，并3中取2保留采樣值。(3)方式2和方式39位數(shù)據(jù)異步通訊方式。1.一幀為11位：9位數(shù)據(jù)位，1個(gè)起始位(0)，1個(gè)停止位(1)。 第9位數(shù)據(jù)位在TB8/RB8中，常用作校驗(yàn)位和多機(jī)通訊標(biāo)識(shí)位。2.RXD：接收數(shù)據(jù)端，TXD：發(fā)送數(shù)據(jù)端。3.波特率：方式2：B=(2SMOD/64)×fosc。

方式3：B=(2SMOD/32)×T1溢出率。4.發(fā)送：先裝入TB8，寫(xiě)入SBUF并啟動(dòng)發(fā)送，發(fā)送結(jié)束，TI=1。接收：REN=1，允許接收。接收完一幀，若RI=0且第9位為1(或SM2=0)，將接收數(shù)據(jù)裝入接收SBUF，第9位裝入RB8，使RI=1；否則丟棄接收數(shù)據(jù)，不置位RI。發(fā)送時(shí)序?qū)懭隨BUFTXD輸出TIRXD輸入接收時(shí)序RID0D1D2D3D4D5D6TB8停止位起始位D7D0D1D2D3D4D5D6RB8停止位起始位D7檢測(cè)負(fù)跳變（4）計(jì)算波特率方式0為固定波特率：B=fosc/12 方式2可選兩種波特率：B=(2SMOD/64)×fosc 方式1、3為可變波特率，用T1作波特率發(fā)生器。

B=(2SMOD/32)×T1溢出率T1為方式2的時(shí)間常數(shù)：X=28-t/T溢出時(shí)間：t=(28-X)T=(28-X)×12/foscT1溢出率=1/t=fosc/[12×(2n-X)]

波特率B=(2SMOD/32)×fosc/[12×(28-X)]串行口方式1、3，根據(jù)波特率選擇T1工作方式，計(jì)算時(shí)間常數(shù)。T1選方式2：TH1=X=28-fosc/12×2SMOD/(32×B)6-2 串行口的應(yīng)用串行口初始化編程格式：

SIO：MOVSCON，#控制狀態(tài)字；寫(xiě)方式字且TI=RI=0 (MOVPCON，#80H) ；波特率加倍

(MOVTMOD，#20H) ；T1作波特率發(fā)生器

(MOVTH1，#X) ；選定波特率

(MOVTL1，#X) (SETBTR1) (SETBEA) ；開(kāi)串行口中斷

(SETBES)發(fā)送程序：先發(fā)送一個(gè)字符，等待TI=1后再發(fā)送下一個(gè)字符。1.查詢(xún)方式：TRAM： MOV A，@R0 ；取數(shù)據(jù)

MOV SBUF，A ；發(fā)送一個(gè)字符WAIT： JBC TI，NEXT ；等待發(fā)送結(jié)束

SJMP WAITNEXT： INC R0 ；準(zhǔn)備下一次發(fā)送

SJMP TRAM2.中斷方式：

ORG 0023H ；串行口中斷入口

AJMPSINTMAIN： … ；初始化編程

TRAM： MOV A，@R0 ；取數(shù)據(jù)

MOV SBUF，A ；發(fā)送第一個(gè)字符

H： SJMP H ；其它工作

SINT： CLRTI ；中斷服務(wù)程序

INC R0 MOV A，@R0 ；取數(shù)據(jù)

MOV SBUF，A ；發(fā)送下一個(gè)字符

RETI接收程序：REN=1、RI=0等待接收，當(dāng)RI=1，從SBUF讀取數(shù)據(jù)。1.查詢(xún)方式：WAIT： JBC RI，NEXT ；查詢(xún)等待

SJMP WAITNEXT： MOV A，SBUF ；讀取接收數(shù)據(jù)

MOV @R0，A ；保存數(shù)據(jù)

INC R0 ；準(zhǔn)備下一次接收

SJMP WAIT2.中斷方式：

ORG 0023H AJMP RINTMAIN： … ；初始化編程

H： SJMP H ；其它任務(wù)

RINT： CLR RI ；清中斷標(biāo)志

MOV A，SBUF ；讀取接收數(shù)據(jù)

MOV @R0，A ；保存數(shù)據(jù)

INC R0 RETI（一）串行口方式0用于擴(kuò)展單片機(jī)的并行I/O接口。串行口實(shí)現(xiàn)：并行→串行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換74LS165/74LS164實(shí)現(xiàn)：串行→并行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。(二)異步通訊程序舉例1.發(fā)送程序：將片內(nèi)RAM50H起始單元的16個(gè)數(shù)由串行口發(fā)送。發(fā)送波特率為系統(tǒng)時(shí)鐘的32分頻，并進(jìn)行奇偶校驗(yàn)。MAINT：MOV SCON，#80H；串行口初始化

MOV PCON，#80H；波特率

SETB EA SETB ES ；開(kāi)串行口中斷

MOV R0，#50H ；設(shè)數(shù)據(jù)指針

MOV R7，#10H ；數(shù)據(jù)長(zhǎng)度LOOP： MOV A，@R0 ；取一個(gè)字符

MOV C，P ；加奇偶校驗(yàn)

MOV TB8，C MOV SBUF，A ；啟動(dòng)一次發(fā)送HERE： SJMP HERE ；CPU執(zhí)行其它任務(wù)SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI

ORG 0023H ；串行口中斷入口 AJMP TRANI

TRANI： PUSH A ；保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)

PUSH PSW CLR TI ；清發(fā)送結(jié)束標(biāo)志

DJNZ R7，NEXT ；是否發(fā)送完？

CLR ES ；發(fā)送完，關(guān)閉串行口中斷 SJMP TEND NEXT： INC R0 ；未發(fā)送完，修改指針

MOV A，@R0 ；取下一個(gè)字符

MOV C，P ；加奇偶校驗(yàn)

MOV TB8，C MOV SBUF，A ；發(fā)送一個(gè)字符

POP PSW ；恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)

POP A TEND： RETI ；中斷返回2.接收程序：串行輸入16個(gè)字符，存入片內(nèi)RAM的50H起始單元，串行口波特率為2400(設(shè)晶振為11.0592MHz)，。RECS： MOV SCON，#50H；串行口方式1允許接收 MOV TMOD，#20H；T1方式2定時(shí) MOV TL1，#0F4H ；寫(xiě)入T1時(shí)間常數(shù) MOV TH1，#0F4H SETBTR1 ；啟動(dòng)T1 MOV R0，#50H ；設(shè)數(shù)據(jù)指針 MOV R7，#10H ；接收數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 WAIT: JBC RI，NEXT ；等待串行口接收 SJMPWAIT NEXT: MOV A，SBUF ；讀取接收字符 MOV