【學(xué)習(xí)】第8章---串行通信基礎(chǔ)理論

1、整理課件第第8章章 串行通信基礎(chǔ)理論串行通信基礎(chǔ)理論1 1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念2 2 單片機(jī)串行口單片機(jī)串行口3 3 串行口工作方式串行口工作方式整理課件1 1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念 計(jì)算機(jī)通信是指計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備或計(jì)算機(jī)通信是指計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備或計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的信息交換。計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的信息交換。 通信有兩種方式通信有兩種方式: 并行通信并行通信 串行通信串行通信整理課件1 1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念并行通信通常是將數(shù)據(jù)字節(jié)的各位用多條數(shù)并行通信通常是將數(shù)據(jù)字節(jié)的各位用多條數(shù)據(jù)線同時(shí)進(jìn)行傳送據(jù)線同時(shí)進(jìn)行傳送 。 整理課件1 1 串行通信

2、的基本概念串行通信的基本概念優(yōu)點(diǎn)：并行通信控制簡(jiǎn)單、傳輸速度快；優(yōu)點(diǎn)：并行通信控制簡(jiǎn)單、傳輸速度快；缺點(diǎn)：由于傳輸線較多，長(zhǎng)距離傳送時(shí)成本缺點(diǎn)：由于傳輸線較多，長(zhǎng)距離傳送時(shí)成本高且接收方的各位同時(shí)接收存在困難。高且接收方的各位同時(shí)接收存在困難。 整理課件1 1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念 串行通信是將數(shù)據(jù)字節(jié)分成一位一位的形式在串行通信是將數(shù)據(jù)字節(jié)分成一位一位的形式在一條傳輸線上逐個(gè)地傳送。一條傳輸線上逐個(gè)地傳送。 整理課件1 1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念優(yōu)點(diǎn)：傳輸線少，長(zhǎng)距離傳送時(shí)成本低，且優(yōu)點(diǎn)：傳輸線少，長(zhǎng)距離傳送時(shí)成本低，且 可以利用電話網(wǎng)等現(xiàn)成的設(shè)備，可以利用電話

3、網(wǎng)等現(xiàn)成的設(shè)備，缺點(diǎn)：但數(shù)據(jù)的傳送控制比并行通信復(fù)雜。缺點(diǎn)：但數(shù)據(jù)的傳送控制比并行通信復(fù)雜。 整理課件1 1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念異步通信與同步通信異步通信與同步通信1、異步通信、異步通信 異步通信是指通信的發(fā)送與接收設(shè)備使用異步通信是指通信的發(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(guò)程。各自的時(shí)鐘控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收過(guò)程。為使雙方的收發(fā)協(xié)調(diào)，要求發(fā)送和接收設(shè)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。備的時(shí)鐘盡可能一致。 整理課件1 1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念異步通信是以字符（構(gòu)成的幀）為單位進(jìn)行傳輸，字符與字符之間的間隙異步通信是以字符（構(gòu)

4、成的幀）為單位進(jìn)行傳輸，字符與字符之間的間隙（時(shí)間間隔）是任意的，但每個(gè)字符中的各位是以固定的時(shí)間傳送的，（時(shí)間間隔）是任意的，但每個(gè)字符中的各位是以固定的時(shí)間傳送的，即字符之間是異步的（字符之間不一定有即字符之間是異步的（字符之間不一定有“位間隔位間隔”的整數(shù)倍的關(guān)的整數(shù)倍的關(guān)系），但同一字符內(nèi)的各位是同步的（各位之間的距離均為系），但同一字符內(nèi)的各位是同步的（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）。 整理課件1 1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念異步通信的數(shù)據(jù)格式異步通信的數(shù)據(jù)格式 ：異步通信的特點(diǎn)：不要求收發(fā)雙方時(shí)鐘的嚴(yán)格一致，實(shí)現(xiàn)異步通信的特點(diǎn)：不要求收發(fā)雙方時(shí)

5、鐘的嚴(yán)格一致，實(shí)現(xiàn)容易，設(shè)備開(kāi)銷(xiāo)較小，但每個(gè)字符要附加容易，設(shè)備開(kāi)銷(xiāo)較小，但每個(gè)字符要附加23位用于起位用于起止位，各幀之間還有間隔，因此傳輸效率不高。止位，各幀之間還有間隔，因此傳輸效率不高。整理課件1 1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念2、同步通信、同步通信同步通信時(shí)要建立發(fā)送方時(shí)鐘對(duì)接收方時(shí)鐘的直接控制，使雙方達(dá)到完同步通信時(shí)要建立發(fā)送方時(shí)鐘對(duì)接收方時(shí)鐘的直接控制，使雙方達(dá)到完全同步。此時(shí)，傳輸數(shù)據(jù)的位之間的距離均為全同步。此時(shí)，傳輸數(shù)據(jù)的位之間的距離均為“位間隔位間隔”的整數(shù)倍，同的整數(shù)倍，同時(shí)傳送的字符間不留間隙，即保持位同步關(guān)系，也保持字符同步關(guān)系。時(shí)傳送的字符間不留間隙，即

6、保持位同步關(guān)系，也保持字符同步關(guān)系。發(fā)送方對(duì)接收方的同步可以通過(guò)兩種方法實(shí)現(xiàn)。發(fā)送方對(duì)接收方的同步可以通過(guò)兩種方法實(shí)現(xiàn)。 整理課件1 1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念串行通信的傳輸方向串行通信的傳輸方向1、單工、單工單工是指數(shù)據(jù)傳輸僅能沿一個(gè)方向，不能實(shí)現(xiàn)反向單工是指數(shù)據(jù)傳輸僅能沿一個(gè)方向，不能實(shí)現(xiàn)反向傳輸。傳輸。2、半雙工、半雙工半雙工是指數(shù)據(jù)傳輸可以沿兩個(gè)方向，但需要分時(shí)半雙工是指數(shù)據(jù)傳輸可以沿兩個(gè)方向，但需要分時(shí)進(jìn)行。進(jìn)行。3、全雙工、全雙工全雙工是指數(shù)據(jù)可以同時(shí)進(jìn)行雙向傳輸。全雙工是指數(shù)據(jù)可以同時(shí)進(jìn)行雙向傳輸。整理課件1 1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)

7、信號(hào)的調(diào)制與解調(diào) 利用調(diào)制器（利用調(diào)制器（Modulator）把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，然后送到通信線路）把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，然后送到通信線路上去，再由解調(diào)器（上去，再由解調(diào)器（Demodulator）把從通信線路上收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換）把從通信線路上收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。由于通信是雙向的，調(diào)制器和解調(diào)器合并在一個(gè)裝置中，這成數(shù)字信號(hào)。由于通信是雙向的，調(diào)制器和解調(diào)器合并在一個(gè)裝置中，這就是調(diào)制解調(diào)器就是調(diào)制解調(diào)器MODEM。整理課件1 1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念傳輸速率：波特率傳輸速率：波特率波特率（波特率（Baud）是每秒鐘傳輸二進(jìn)制代碼的）是每秒鐘傳輸二進(jìn)制代碼

8、的位數(shù)，單位是：位秒（位數(shù)，單位是：位秒（bps）。如每秒鐘）。如每秒鐘傳送傳送240個(gè)字符，而每個(gè)字符格式包含個(gè)字符，而每個(gè)字符格式包含10位位(1個(gè)起始位、個(gè)起始位、1個(gè)停止位、個(gè)停止位、8個(gè)數(shù)據(jù)位個(gè)數(shù)據(jù)位)，這，這時(shí)的波特率為：時(shí)的波特率為： 10位位240個(gè)個(gè)/秒秒 = 2400 bps整理課件2 單片機(jī)串行口單片機(jī)串行口 串行口的結(jié)構(gòu)：串行口的結(jié)構(gòu)：有兩個(gè)物理上獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器有兩個(gè)物理上獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器SBUF，它們占用同，它們占用同一地址一地址99H ；接收器是雙緩沖結(jié)構(gòu)；接收器是雙緩沖結(jié)構(gòu) ；發(fā)送緩沖器，因?yàn)榘l(fā)；發(fā)送緩沖器，因?yàn)榘l(fā)送時(shí)送時(shí)CPU是主動(dòng)的，不會(huì)產(chǎn)生重疊

9、錯(cuò)誤。是主動(dòng)的，不會(huì)產(chǎn)生重疊錯(cuò)誤。 整理課件2 單片機(jī)串行口單片機(jī)串行口串行口的控制寄存器串行口的控制寄存器SCON 是一個(gè)特殊功能寄存器，用以設(shè)定串行口的工作方式、接收是一個(gè)特殊功能寄存器，用以設(shè)定串行口的工作方式、接收/發(fā)送發(fā)送控制以及設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志：控制以及設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志：SM0和和SM1為工作方式選擇位，可選擇四種工作方式：為工作方式選擇位，可選擇四種工作方式：整理課件2 單片機(jī)串行口單片機(jī)串行口SM2，多機(jī)通信控制位，主要用于方式，多機(jī)通信控制位，主要用于方式2和方式和方式3。當(dāng)接。當(dāng)接收機(jī)的收機(jī)的SM2=1時(shí)可以利用收到的時(shí)可以利用收到的RB8來(lái)控制是否激活來(lái)控制是否激活RI（RB80

10、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；RB81時(shí)收時(shí)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)入到的數(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，進(jìn)而在中斷服務(wù)中將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)從SBUF讀走）。當(dāng)讀走）。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，并激活，并激活RI（即（即此時(shí)此時(shí)RB8不具有控制不具有控制RI激活的功能）。通過(guò)控制激活的功能）。通過(guò)控制SM2，可以實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信?？梢詫?shí)現(xiàn)多機(jī)通信。在方式在方式0時(shí)，時(shí)，SM2必須是必須是0。在方式。在方式1時(shí)，若時(shí)，若SM2=1，則，則只有接收到有效停止位時(shí)，只有接收到有效停

11、止位時(shí)，RI才置才置1。REN，允許串行接收位。由軟件置，允許串行接收位。由軟件置REN=1，則啟動(dòng)串，則啟動(dòng)串行口接收數(shù)據(jù)；若軟件置行口接收數(shù)據(jù)；若軟件置REN=0，則禁止接收。，則禁止接收。TB8，在方式，在方式2或方式或方式3中，是發(fā)送數(shù)據(jù)的第九位，可以中，是發(fā)送數(shù)據(jù)的第九位，可以用軟件規(guī)定其作用?？梢杂米鲾?shù)據(jù)的奇偶校驗(yàn)位，或在用軟件規(guī)定其作用?？梢杂米鲾?shù)據(jù)的奇偶校驗(yàn)位，或在多機(jī)通信中，作為地址幀多機(jī)通信中，作為地址幀/數(shù)據(jù)幀的標(biāo)志位。數(shù)據(jù)幀的標(biāo)志位。整理課件2 單片機(jī)串行口單片機(jī)串行口RB8，在方式，在方式2或方式或方式3中，是接收到數(shù)據(jù)的第九位，作中，是接收到數(shù)據(jù)的第九位，作為奇偶校

12、驗(yàn)位或地址幀為奇偶校驗(yàn)位或地址幀/數(shù)據(jù)幀的標(biāo)志位。在方式數(shù)據(jù)幀的標(biāo)志位。在方式1時(shí)，時(shí)，若若SM2=0，則，則RB8是接收到的停止位。是接收到的停止位。TI，發(fā)送中斷標(biāo)志位。在方式，發(fā)送中斷標(biāo)志位。在方式0時(shí)，當(dāng)串行發(fā)送第時(shí)，當(dāng)串行發(fā)送第8位數(shù)位數(shù)據(jù)結(jié)束時(shí)，或在其它方式，串行發(fā)送停止位的開(kāi)始時(shí)，據(jù)結(jié)束時(shí)，或在其它方式，串行發(fā)送停止位的開(kāi)始時(shí)，由內(nèi)部硬件使由內(nèi)部硬件使TI置置1，向，向CPU發(fā)中斷申請(qǐng)。在中斷服務(wù)發(fā)中斷申請(qǐng)。在中斷服務(wù)程序中，必須用軟件將其清程序中，必須用軟件將其清0，取消此中斷申請(qǐng)。，取消此中斷申請(qǐng)。RI，接收中斷標(biāo)志位。在方式，接收中斷標(biāo)志位。在方式0時(shí)，當(dāng)串行接收第時(shí)，當(dāng)串

13、行接收第8位數(shù)位數(shù)據(jù)結(jié)束時(shí)，或在其它方式，串行接收停止位的中間時(shí)，據(jù)結(jié)束時(shí)，或在其它方式，串行接收停止位的中間時(shí)，由內(nèi)部硬件使由內(nèi)部硬件使RI置置1，向，向CPU發(fā)中斷申請(qǐng)。也必須在中發(fā)中斷申請(qǐng)。也必須在中斷服務(wù)程序中，用軟件將其清斷服務(wù)程序中，用軟件將其清0，取消此中斷申請(qǐng)。，取消此中斷申請(qǐng)。整理課件3 串行口工作方式串行口工作方式 方式方式0： 方式方式0時(shí)，串行口為同步移位寄存器的輸入輸出方式。主要用于擴(kuò)展并行輸時(shí)，串行口為同步移位寄存器的輸入輸出方式。主要用于擴(kuò)展并行輸入或輸出口。數(shù)據(jù)由入或輸出口。數(shù)據(jù)由RXD（P3.0）引腳輸入或輸出，同步移位脈沖由）引腳輸入或輸出，同步移位脈沖由T

14、XD（P3.1）引腳輸出。發(fā)送和接收均為）引腳輸出。發(fā)送和接收均為8位數(shù)據(jù)，低位在先，高位在后。波位數(shù)據(jù)，低位在先，高位在后。波特率固定為特率固定為fosc/12。 1、方式、方式0輸出輸出整理課件3 串行口工作方式串行口工作方式 2、方式、方式0輸入輸入 整理課件3 串行口工作方式串行口工作方式 方式方式1： 方式方式1是是10位數(shù)據(jù)的異步通信口。位數(shù)據(jù)的異步通信口。TXD為數(shù)據(jù)發(fā)送引腳，為數(shù)據(jù)發(fā)送引腳，RXD為數(shù)據(jù)接收引腳，傳送一幀數(shù)據(jù)的格式如圖所示。其為數(shù)據(jù)接收引腳，傳送一幀數(shù)據(jù)的格式如圖所示。其中中1位起始位，位起始位，8位數(shù)據(jù)位，位數(shù)據(jù)位，1位停止位。位停止位。整理課件3 串行口工作

15、方式串行口工作方式方式方式2和方式和方式3： 方式方式2或方式或方式3時(shí)為時(shí)為11位數(shù)據(jù)的異步通信口。位數(shù)據(jù)的異步通信口。TXD為數(shù)據(jù)發(fā)送引腳，為數(shù)據(jù)發(fā)送引腳，RXD為數(shù)據(jù)接收引腳為數(shù)據(jù)接收引腳 。整理課件3 串行口工作方式串行口工作方式四、波特率的計(jì)算四、波特率的計(jì)算方式方式0和方式和方式2的波特率：固定，的波特率：固定，方式方式1和方式和方式3的波特率：可變，由定時(shí)器的波特率：可變，由定時(shí)器T1的溢出的溢出率來(lái)決定。率來(lái)決定。波特率計(jì)算公式：波特率計(jì)算公式：方式方式0的波特率的波特率 = fosc/12方式方式2的波特率的波特率 =（2SMOD/64）* fosc 方式方式1的波特率的波特

16、率 =（2SMOD/32）*（T1溢出率）溢出率）方式方式3的波特率的波特率 =（2SMOD/32）*（T1溢出率）溢出率）整理課件3 串行口工作方式串行口工作方式串行口工作之前，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行初始化，主要是設(shè)置串行口工作之前，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行初始化，主要是設(shè)置產(chǎn)生波特率的定時(shí)器產(chǎn)生波特率的定時(shí)器1、串行口控制和中斷控制。、串行口控制和中斷控制。具體步驟如下：具體步驟如下：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，裝載的初值，裝載TH1、TL1；啟動(dòng)啟動(dòng)T1（編程（編程TCON中的中的TR1位）；位）；確定串行口控制（編程確定串行口控制（編程SCON寄存

17、器）；寄存器）；1. 串行口在中斷方式工作時(shí)，要進(jìn)行中斷設(shè)置（編串行口在中斷方式工作時(shí)，要進(jìn)行中斷設(shè)置（編程程IE、IP寄存器）。寄存器）。整理課件設(shè)置串行口關(guān)鍵寄存器設(shè)置串行口關(guān)鍵寄存器 定時(shí)控制寄存器定時(shí)控制寄存器TMOD 定時(shí)計(jì)數(shù)寄存器定時(shí)計(jì)數(shù)寄存器TH1，TL1 串行控制寄存器串行控制寄存器SCON 電源控制寄存器電源控制寄存器PCOM 中斷設(shè)置（編程中斷設(shè)置（編程IE、IP寄存器）寄存器） 啟動(dòng)啟動(dòng)T1整理課件根據(jù)波特率，晶振頻率計(jì)算初值：根據(jù)波特率，晶振頻率計(jì)算初值：設(shè)晶振頻率為設(shè)晶振頻率為11.0592MHZ 11.0592MHZ ，5151機(jī)以串口工作方式機(jī)以串口工作方式1 1

18、，波特，波特率為率為9600bps9600bps，初值初值=0 xfa=0 xfa（加倍）（加倍）, 0 xfd(, 0 xfd(不加倍不加倍) )整理課件設(shè)置串行口關(guān)鍵代碼設(shè)置串行口關(guān)鍵代碼TMOD=0 x20;TH1=0 xfa;TL1=0 xfa;SCON=0 x50;PCON=0 x80;EA=1;ES=1;TR1=1;整理課件串行口使用關(guān)鍵代碼串行口使用關(guān)鍵代碼發(fā)送端關(guān)鍵代碼發(fā)送端關(guān)鍵代碼:TI=0 ;TI=0 ;清發(fā)送標(biāo)志位清發(fā)送標(biāo)志位SBUF=Sdata ;SBUF=Sdata ;發(fā)送數(shù)據(jù)賦串行發(fā)送數(shù)據(jù)賦串行 緩沖寄存器緩沖寄存器While(!TI) ;While(!TI) ;等待數(shù)據(jù)發(fā)送完畢等待數(shù)據(jù)發(fā)送完畢整理課件串行口使用關(guān)鍵代碼串行口使用關(guān)鍵代碼接收端關(guān)鍵代碼接收