情境七 串行.ppt

1、微控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用,劉燎原,徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,情境七 串行收發(fā)模塊 項(xiàng)目一 串行收發(fā)模塊制作 （1） -學(xué)習(xí)串行通信,徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,知識(shí)目標(biāo)： 1.理解異步通信 2.理解發(fā)送、接受過(guò)程 3.掌握串行通信的寄存器、工作方式 技能目標(biāo)： 1.掌握雙機(jī)通信的接口,徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,一、基礎(chǔ)知識(shí) 1.數(shù)據(jù)通信,圖 通信的兩種基本方式 (a)并行通信； (b)串行通信,徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,2.串行通信可分為異步傳送和同步傳送兩種基本方式,徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,3.串行通信的數(shù)據(jù)傳送方向有3種形式。,圖 串行通信的三種方式 (a)單工方式；(b)半雙工方式；(c

2、)全雙工方式,徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,二、單片機(jī)中的串行通信1.51單片機(jī)有一個(gè)串行通信口：（P3.0,P3.1）,數(shù)據(jù)接收端RXD ：（P3.0）串行數(shù)據(jù)接收端數(shù)據(jù)發(fā)送端TXD ：（P3.1）串行數(shù)據(jù)發(fā)送端,該口是全雙工異步通信口，可以同時(shí)發(fā)送、接收數(shù)據(jù),徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,2.SBUF（數(shù)據(jù)發(fā)送、接收寄存器）,MCS-51有兩個(gè)獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器SBUF(屬于特殊功能寄存器，地址為99H)，一個(gè)用作發(fā)送，一個(gè)用作接收。,發(fā)送緩沖器只能寫入不能讀出；接收緩沖器只能讀出不能寫入， 兩者共用一個(gè)字節(jié)地址(99H)。,串行接口結(jié)構(gòu)圖,徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,發(fā)送時(shí)： （1）CPU由一條寫發(fā)送緩沖

3、器的指令 SBUF=m ，把數(shù)據(jù)(字符)寫入串行口的發(fā)送緩沖器SBUF(發(fā))中 （2）然后從TXD端一位位地向外發(fā)送。 （3）發(fā)送完畢后，自動(dòng)把TI(發(fā)送結(jié)束中斷標(biāo)志)置1，請(qǐng)求中斷，通知CPU繼續(xù)發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù). （4）在再次發(fā)送數(shù)據(jù)之前，必須用軟件將TI清零。 接收時(shí)： （1）在滿足REN=1和RI=0的條件下，接收端RXD一位位地接收數(shù)據(jù) （2）直到一個(gè)完整的字符數(shù)據(jù)送到SBUF后，自動(dòng)把RI (接收結(jié)束中斷標(biāo)志)置1，請(qǐng)求中斷，通知CPU到SBUF讀取接受的數(shù)據(jù)。 （3）用一條指令把接收緩沖器SBUF(收)的內(nèi)容讀出 m=SBUF （4）在再次接收數(shù)據(jù)之前，必須用軟件將RI清零。 編程

4、方法：(如何知道什么時(shí)候發(fā)送或接收完？) 中斷方式、查詢方式,徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,3.串口的工作模式,(1). 方式0 串行接口工作方式0為同步移位寄存器方式，其波特率是固定的，為fosc(振蕩頻率)的1/12。 (1) 方式0發(fā)送 數(shù)據(jù)從RxD引腳串行輸出，TxD引腳輸出同步脈沖。當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)寫入串行口發(fā)送緩沖器時(shí)，串行口將8位數(shù)據(jù)以fosc/12的固定波特率從RxD引腳輸出，從低位到高位。發(fā)送后置中斷標(biāo)志TI為1，請(qǐng)求中斷，在再次發(fā)送數(shù)據(jù)之前，必須用軟件將TI清零。 (2) 方式0接收 在滿足REN=1和RI=0的條件下，串行口處于方式0輸入。此時(shí)，RxD為數(shù)據(jù)輸入端，TXD為同步信號(hào)輸出

5、端，接收器也以fosc/12的波特率對(duì)RxD引腳輸入的數(shù)據(jù)信息采樣。當(dāng)接收器接收完8位數(shù)據(jù)后，置中斷標(biāo)志RI=1為請(qǐng)求中斷，在再次接收之前，必須用軟件將RI清零。 可外接移位寄存器，以擴(kuò)展I/O口。,（1）,徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,(2). 方式1 工作方式1時(shí)，串行口被設(shè)置為波特率可變的8位異步通信接口。 (1) 方式l發(fā)送 串行口以方式1發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)位由TxD端輸出，1幀信息包含10位，即一位起始位、八位數(shù)據(jù)位(先低位后高位)和一個(gè)停止位“1”。 CPU執(zhí)行一條數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖器SBUF的指令，就啟動(dòng)發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù)：發(fā)送完數(shù)據(jù)后，就置中斷標(biāo)志TI為1。 方式1所傳送的波特率取決于定時(shí)器T

6、的溢出率和特殊功能寄存器PCON中SMOD的值。 (2) 方式1接收 前提是REN=1，串行口處于方式1的輸入狀態(tài)。 它對(duì)RxD引腳狀態(tài)采樣。當(dāng)采樣到由1到0的負(fù)跳變時(shí)，啟動(dòng)接收器。當(dāng)檢測(cè)到起始位時(shí)，開(kāi)始接收一幀的其余信息。一幀信息包含10位，即一位起始位、八位數(shù)據(jù)位(先低位后高位)和一個(gè)停止位“1”。接收數(shù)據(jù)進(jìn)入SBUF，停止位進(jìn)入RB8，并置中斷請(qǐng)求標(biāo)志RI為1，通知CPU到SBUF中取走數(shù)據(jù)。 中斷標(biāo)志也必須由用戶在中斷服務(wù)程序中軟件清零。,徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,(3). 方式2 串行口工作在方式2下時(shí)，被定義為波特率固定的9位異步通信接口。 (1) 方式2發(fā)送 發(fā)送數(shù)據(jù)由TxD端輸出，

7、一幀信息包含11位，即一位起始位(0)、八位數(shù)據(jù)位(先低位后高位)、一位附加可控位(1或0)和一位停止位“1”。 附加的第9位數(shù)據(jù)為SCON中的TB8，它由軟件置位或清零，可作為多機(jī)通信中地址數(shù)據(jù)信息的標(biāo)志位，也可作為數(shù)據(jù)的奇偶校驗(yàn)位。其他同方式1 （2）方式2接受 數(shù)據(jù)由RxD端輸入，接收11位信息，其中，一位起始位(0)、八位數(shù)據(jù)位(先低位后高位)、一位附加可控位(1或0)和一位停止位“1”。其他同方式1,徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,(4). 方式3 方式3為波特率可變的9位異步通信方式，除了波特率有所區(qū)別之外，其余都與方式2相同。,徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,4.串行通信相關(guān)寄存器,SCON寄存器用

8、來(lái)控制串行口的工作方式和狀態(tài)，字地址為98H，它可以是位尋址。 其格式如下：各位定義如下： SM0、SM1：串行口工作方式選擇位 其狀態(tài)組合所對(duì)應(yīng)的工作方式為： SM0 SM1 工作方式 功能說(shuō)明 波特率 0 0 0 8位同步移位寄存器 fosc/12 0 1 1 8位異步收發(fā) 由定時(shí)器控制 1 0 2 9位異步收發(fā) fosc/32或fosc/64 1 1 3 9位異步收發(fā) 由定時(shí)器控制,(2)串口控制寄存器SCON,（1）SBUF,徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,SM2：多機(jī)通信控制位。 多機(jī)通信時(shí)用到該位， SM2=1；平時(shí)雙機(jī)通信，SM2=0 REN：允許接收控制位，接收前該位應(yīng)置1. REN=0

9、時(shí)禁止串行口接收。 REN=1時(shí)允許串行口接收。 該位由軟件置位或復(fù)位。 TB8：在方式2或方式3時(shí)，發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位 根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)的需要由軟件置位或復(fù)位。 雙機(jī)通信時(shí)，可作為奇偶校驗(yàn)位(單機(jī)通信)。 多機(jī)通信時(shí)，可作為發(fā)送地址幀或數(shù)據(jù)幀的標(biāo)志位 RB8：在方式2和方式3時(shí)，接收數(shù)據(jù)的第9位 根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)的需要由軟件置位或復(fù)位。 雙機(jī)通信時(shí)，可作為奇偶校驗(yàn)位(單機(jī)通信)。 多機(jī)通信時(shí)，可作為發(fā)送地址幀或數(shù)據(jù)幀的標(biāo)志位,徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,TI：發(fā)送中斷標(biāo)志位 用于指示一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完否。 在方式0下，發(fā)送電路發(fā)送完第8位數(shù)據(jù)時(shí)，TI由硬件置位。 在其他方式下，TI在發(fā)送前必須由軟件復(fù)位，發(fā)送完

10、一幀后由硬件置位。因此，CPU查詢TI狀態(tài)便可知一幀信息是否已發(fā)送完畢。 RI：接收中斷標(biāo)志位 用于指示一幀信息是否接收完。 在方式0下，RI在接收電路接收到第8位數(shù)據(jù)時(shí)由硬件置位。 在其他方式下，當(dāng)接收到停止位或第九位數(shù)據(jù)時(shí)，硬件置位RI，RI也可供CPU查詢，以決定CPU是否需要從“SBUF(接收)”中提取接收到的字符或數(shù)據(jù)。RI也由軟件復(fù)位。,徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,(3).電源控制器PCON,PCON寄存器主要是為CHMOS型單片機(jī)的電源控制設(shè)置的專用寄存器，單元地址為87H，不能位尋址。 其格式如下： 各位定義如下： SMOD:串行口波特率的倍增位。 在HMOS單片機(jī)中，該寄存器中除最

11、高位之外，其他位都是虛設(shè)的。在單片機(jī)工作在方式1、方式2和方式3時(shí)， SMOD=1，串行口波特率提高一倍。 SMOD=0，則波特率不加倍。系統(tǒng)復(fù)位時(shí)SMOD=0,徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,5.波特率,串行口的通信波特率恰到好處地反映了串行傳輸數(shù)據(jù)的速率。通信波特率的選用，不僅和所選通信設(shè)備、傳輸距離有關(guān)，還受傳輸線狀況所制約。用戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要加以正確選用。 1. 方式0下的波特率 在方式0下，串行口通信的波特率是固定的，其值為fosc/12(fosc為主機(jī)頻率)。 2. 方式2下的波特率 在方式2下，通信波特率固定的，為fosc/32或fosc/64。用戶可以根據(jù)PCON中SMOD位的狀態(tài)來(lái)驅(qū)使

12、串行口在哪個(gè)波特率下工作。選定公式為： 這就是說(shuō)，若SMOD=0，則所選波特率為fosc/64；若SMOD=1，則波特率為fosc/32。,徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,3. 方式1或方式3下的波特率 在這兩種方式下，串行口波特率是可變的，由定時(shí)器的溢出率（1s溢出多少次）決定的。相應(yīng)公式為： T1溢出率（1s溢出多少次）-T1定時(shí)時(shí)間倒數(shù) 定時(shí)器T1溢出率的計(jì)算公式為： 式中，K為定時(shí)器T1的位數(shù)，它和定時(shí)器T1的設(shè)定方式有關(guān)。我們常取k=8。因?yàn)槎〞r(shí)器T1工作于方式2時(shí)，TH1和TLl分別設(shè)定為兩個(gè)8位重裝計(jì)數(shù)器(當(dāng)TL1從全“1”變?yōu)槿?”時(shí)，TH1重裝TLl)。使用這種方式，不僅可使操作方便

13、，也可避免因重裝初值(時(shí)間常數(shù)初值)而帶來(lái)的定時(shí)誤差。 若定時(shí)器T1為方式0，則K=13；若定時(shí)器T1為方式1，則K=16；若定時(shí)器T1為方式2或3，則K=8。 由上兩式可知，方式1或方式3下所選波特率常常需要通過(guò)計(jì)算來(lái)確定初值，因?yàn)樵摮踔凳且诙〞r(shí)器T1初值化時(shí)使用的（見(jiàn)書上）。,徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,情境五信號(hào)發(fā)生器 項(xiàng)目二 串行收發(fā)模塊制作 （2） -軟件編程,徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,例：甲機(jī)與乙機(jī)串行通信，甲機(jī)接一鍵盤，接一數(shù)碼管，乙機(jī)接一數(shù)碼管。甲機(jī)把自己鍵盤按鍵的鍵值發(fā)送給乙機(jī)的數(shù)碼管顯示；乙機(jī)將接受的數(shù)據(jù)加1后再發(fā)送給甲機(jī)的數(shù)碼管顯示。 電路,徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,甲機(jī)程序： #i

14、nclude #include unsigned char code sz1=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90,0 x88,0 x83,0 xc6,0 xa1,0 x86,0 x8e; unsigned char code jp=0 xee,0 xde,0 xbe,0 x7e,0 xed,0 xdd,0 xbd,0 x7d,0 xeb,0 xdb,0 xbb,0 x7b,0 xe7,0 xd7,0 xb7,0 x77; unsigned char jz=0; void delay(unsigned int t

15、) unsigned char i; while(t-) for(i=0;i125;i+); void sm() unsigned char k,j,n,a,m=0 xfe; P2=0 xf0;k=P2;k=k,徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,if(k!=0 xf0) delay(5); if(k!=0 xf0) for(j=0;j4;j+) P2=m;n=P2; for(a=0;a16;a+) if(jpa=n) jz=a; m=_crol_(m,1); void main() SCON=0 x50; /設(shè)定串口工作方式 PCON=0 x00; /波特率不倍增 TMOD=0 x20; /定時(shí)器1工作于

16、8位自動(dòng)重載模式, 用于產(chǎn)生波特率 EA=1; ES = 1; /允許串口中斷 TL1=0 xfd; TH1=0 xfd; /波特率9600 TR1=1; while(1) sm(); SBUF=jz; while(TI=0); TI=0; while(RI=0); RI=0;P1=sz1SBUF; ,徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,乙機(jī)程序： #include unsigned char code sz1=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90,0 x88,0 x83,0 xc6,0 xa1,0 x86,0 x8e; void delay(unsigned int t) unsigned char i; while(t-) for(i=0;i125;i+); void main() unsigned char m; SCON=0 x50; /設(shè)定串口工作方式 PCON=0 x00; /波特率不倍增 TMOD=0 x20; /定時(shí)器1工作于8位自動(dòng)重載模式, 用于產(chǎn)生波特率 EA=1; ES = 1; /允許串口中斷 TL1=0