第9章 串行通訊口

1、1 在同一時刻內(nèi)，數(shù)據(jù)的各位并行傳送。在同一時刻內(nèi)，數(shù)據(jù)的各位并行傳送。 典型應用，計算機與并行打印機連接。典型應用，計算機與并行打印機連接。 優(yōu)點：處理速度快。優(yōu)點：處理速度快。 缺點：占用傳輸線多，傳輸距離短，一般小于缺點：占用傳輸線多，傳輸距離短，一般小于30米。米。 數(shù)據(jù)一位一位的依次傳送。數(shù)據(jù)一位一位的依次傳送。 優(yōu)點：傳輸線少，適合于遠距離傳送。優(yōu)點：傳輸線少，適合于遠距離傳送。 缺點：傳送速度較慢。缺點：傳送速度較慢。2 傳送方向傳送方向. 1 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 0 . 1 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 0 . 1 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 0 停止位停止位 起始位起始位 停止位停止位 起始位起始位 停止位停止位 起始位起

2、始位 若干空閑位若干空閑位 數(shù)據(jù)中信息的兩種狀態(tài)分別以數(shù)據(jù)中信息的兩種狀態(tài)分別以mark 和和space 標志標志,其中：其中： mark 譯為譯為”標號標號”，對應邏輯，對應邏輯1的狀態(tài)。的狀態(tài)。 Space 譯為譯為”空格空格”，對應邏輯，對應邏輯0的狀態(tài)。的狀態(tài)。3說明：說明： 每一幀數(shù)據(jù)均以每一幀數(shù)據(jù)均以0開始開始，以以1終止終止，中間傳送的數(shù)據(jù)位可以是，中間傳送的數(shù)據(jù)位可以是5位，位，7位，位，8位均可位均可，中間有若干空閑位，空閑時一般處于，中間有若干空閑位，空閑時一般處于1的狀的狀態(tài)。態(tài)。異步通訊比較靈活，實現(xiàn)起來比較簡單異步通訊比較靈活，實現(xiàn)起來比較簡單 選用一個同步字符，選用

3、一個同步字符，發(fā)送過去，約定同時開始發(fā)送過去，約定同時開始同步傳送。數(shù)據(jù)之間沒有間隔，可連續(xù)發(fā)送同步傳送。數(shù)據(jù)之間沒有間隔，可連續(xù)發(fā)送。 傳送方向傳送方向 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 同步字符同步字符4 同步傳送同步傳送比異步高。如果傳送比異步高。如果傳送200個字節(jié)加一各同步字個字節(jié)加一各同步字符，則輔助數(shù)據(jù)只佔符，則輔助數(shù)據(jù)只佔0.5若用異步傳送到若用異步傳送到200個字節(jié)則至少有個字節(jié)則至少有400位輔助數(shù)據(jù)，其數(shù)量可觀。位輔助數(shù)據(jù)，其數(shù)量可觀。 RS232 TXD甲機甲機 RXD GND1488148914891488RXD乙機乙機TXD GNDTTLTTLTTLTTLRS

4、2325近程通訊采用數(shù)字信號直接傳送方式：近程通訊采用數(shù)字信號直接傳送方式： 計算機內(nèi)部的數(shù)據(jù)信號是計算機內(nèi)部的數(shù)據(jù)信號是TTL電平標準電平標準，而通信線上的數(shù)據(jù)，而通信線上的數(shù)據(jù)信號是信號是RS-232電平標準電平標準。盡管電平標準不同，但數(shù)據(jù)信號的波形。盡管電平標準不同，但數(shù)據(jù)信號的波形和頻率并沒有改變，近程串行通訊只需進行和頻率并沒有改變，近程串行通訊只需進行后，用傳輸后，用傳輸線把兩端接口電路直接連接起來即可實現(xiàn)。線把兩端接口電路直接連接起來即可實現(xiàn)。 RS-232標準標準 TTL標準標準邏輯邏輯1(mark) (高電平額定值高電平額定值3V)邏輯邏輯0（space） (低電平額定值低

5、電平額定值0.2V)6計算機計算機MODEMMODEM計算機計算機數(shù)字信號數(shù)字信號數(shù)字信號數(shù)字信號RS-232標準標準RS-232標準標準模擬信號模擬信號電話線電話線地地地地 在遠程通訊中，應使用在遠程通訊中，應使用，出于經(jīng)濟的考慮，通常，出于經(jīng)濟的考慮，通常使用使用作為傳輸線，如圖：作為傳輸線，如圖：7 ，信號會發(fā)生，信號會發(fā)生，為此要把數(shù)，為此要把數(shù)字信號轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號再進行傳送，通常使用字信號轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號再進行傳送，通常使用，即以不同頻率的載波信號代表數(shù)字信號的，即以不同頻率的載波信號代表數(shù)字信號的電電平狀態(tài)，這種數(shù)據(jù)傳送方式稱為頻帶傳送方式。通常為：平狀態(tài)，這種數(shù)據(jù)傳送方式稱為頻帶傳

6、送方式。通常為： mark：1270HZ 或或 2225HZ space：1070HZ 或或 2025HZ 在串行通信發(fā)送端有在串行通信發(fā)送端有通常串行通信通常串行通信，因此均應設(shè)置調(diào)制器，因此均應設(shè)置調(diào)制器和解調(diào)器，二者合二為一為調(diào)制解調(diào)器，即和解調(diào)器，二者合二為一為調(diào)制解調(diào)器，即。 8ABABAB數(shù)據(jù)單向傳送，只需一條傳輸線。數(shù)據(jù)單向傳送，只需一條傳輸線。數(shù)據(jù)傳送是雙向，但不可同時進行。數(shù)據(jù)傳送是雙向，但不可同時進行。傳輸線可用一條，也可用兩條。傳輸線可用一條，也可用兩條。數(shù)據(jù)傳送是雙向，且可同時發(fā)送接收。數(shù)據(jù)傳送是雙向，且可同時發(fā)送接收。需兩條傳輸線。需兩條傳輸線。9 用每秒傳送數(shù)據(jù)的位

7、數(shù)衡量，現(xiàn)在常用用每秒傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)衡量，現(xiàn)在常用 波特率波特率 (baudrate)表示，以波特為單位表示，以波特為單位 1波特波特 = 1bit/s (位位/秒秒) 例如電傳打字機傳送速率為例如電傳打字機傳送速率為， 則波特率為：則波特率為： ，它在不同的工，它在不同的工作方式中可同步或異步發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。作方式中可同步或異步發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。其波特率范圍：以其波特率范圍：以6MHZ晶振為例：晶振為例：10 串行口串行口P3.0 (10腳腳) RXD ，P3.1(11腳腳) TXD。（1） 串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCON 字節(jié)地址字節(jié)地址98H 可位尋址。可位尋址。 SM0 SM1

8、 SM2 REN TB8 RB8 TI RI 多機通信位多機通信位 00：方式：方式0 接收中斷標志接收中斷標志 01：方式：方式1 發(fā)送中斷標志發(fā)送中斷標志 10：方式：方式2 1：允許接收：允許接收 接收到的第接收到的第9位位 11：方式：方式3 0：禁止接收：禁止接收 待發(fā)送的第待發(fā)送的第9位位11例：使串行口方式例：使串行口方式1發(fā)送發(fā)送 MOV SCON , #40H 0 1 0 0 0 0 0 0 方式方式1 禁止接收禁止接收 （2） 電源控制寄存器：電源控制寄存器： 字節(jié)地址字節(jié)地址87H D7 SMOD ，SMOD稱波特率選擇位。稱波特率選擇位。SMOD為為1時比為時比為0時波

9、特率高一倍。時波特率高一倍。（3） 串行通道數(shù)據(jù)寄存器：串行通道數(shù)據(jù)寄存器： 它是兩個它是兩個8位移位寄存器，一個是發(fā)送緩沖器，只寫不讀，另位移位寄存器，一個是發(fā)送緩沖器，只寫不讀，另一個是接收緩沖器，只讀不寫，它們一個是接收緩沖器，只讀不寫，它們121314 移位寄存器輸入輸出方式，移位寄存器輸入輸出方式，8位數(shù)據(jù)，每個位數(shù)據(jù)，每個移一位，移位脈沖由移一位，移位脈沖由TXD提供。如圖提供。如圖:ABCP 74LS164 Q0 Q7 RXD TXD8051 RXD TXD8051Q7CP 74LS165 D0 D7 輸出方式輸出方式 輸入方式輸入方式15 MOV SCON ，#00H MOV

10、A，#nnH CLR TI MOV SBUF, AWAIT: JNB TI , WAIT CLR TI;SM0 = SM1 = 0，選方式，選方式0;取待輸出數(shù)據(jù)取待輸出數(shù)據(jù)nnH;清發(fā)送中斷標志清發(fā)送中斷標志;數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)寫入SBUF;判斷數(shù)據(jù)是否發(fā)送完，判斷數(shù)據(jù)是否發(fā)送完，TI=1？;清發(fā)送完標志，準清發(fā)送完標志，準 備發(fā)送下一字節(jié)備發(fā)送下一字節(jié)引腳每隔一個引腳每隔一個發(fā)出一個發(fā)出一個；中的數(shù)據(jù)在中的數(shù)據(jù)在下下一一 次送至次送至；當當中的數(shù)據(jù)全部移出后，單片機中的數(shù)據(jù)全部移出后，單片機將將；要再次發(fā)送數(shù)據(jù)必須要再次發(fā)送數(shù)據(jù)必須。16 當當，接收中斷標志，接收中斷標志，則啟動接收，移位脈沖仍

11、，則啟動接收，移位脈沖仍從從TXD端輸出，數(shù)據(jù)從端輸出，數(shù)據(jù)從RXD端輸入，當一個字節(jié)數(shù)據(jù)輸入完畢時，端輸入，當一個字節(jié)數(shù)據(jù)輸入完畢時，。 異步串行通訊。發(fā)送或接收一幀數(shù)據(jù)為異步串行通訊。發(fā)送或接收一幀數(shù)據(jù)為位，其格式是：位，其格式是： 1 8 位位 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 0 SCON 中中SM0， SM1 為為01則選方式則選方式117 執(zhí)行一條訪問執(zhí)行一條訪問SBUF指令即啟動發(fā)送，且同時指令即啟動發(fā)送，且同時 裝入第裝入第9位。位。 由選定的波特率決定。由選定的波特率決定。 首先起始位首先起始位腳發(fā)出，且第腳發(fā)出，且第，然后每個移位，然后每個移位脈沖將脈沖將SBUF中數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)，從，從，填充。發(fā)送

12、填充。發(fā)送結(jié)束后，結(jié)束后，發(fā)送發(fā)送，申請中斷。，申請中斷。 18 REN = 1且且RI = 0時，允許接收。時，允許接收。 以選定波特率的以選定波特率的16倍速率采樣倍速率采樣RXD端，當連續(xù)三次采樣中有端，當連續(xù)三次采樣中有兩次是兩次是0時，確認為起始位，此時開始時，確認為起始位，此時開始接收接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。 每來一個移每來一個移位位脈沖，脈沖，RXD引腳移入一位數(shù)據(jù)，一幀數(shù)據(jù)接收引腳移入一位數(shù)據(jù)，一幀數(shù)據(jù)接收完后，完后，TI置置1可申請中斷。移位脈沖的頻率由選定波特率決定?？缮暾堉袛?。移位脈沖的頻率由選定波特率決定。是：是：或者或者，符合，符合兩組條件其中之一則將數(shù)據(jù)保留在兩組條件其中之

13、一則將數(shù)據(jù)保留在SBUF中，并置位中，并置位RI。 若不符合保留數(shù)據(jù)的條件，則將收到的數(shù)據(jù)丟棄，重新檢測若不符合保留數(shù)據(jù)的條件，則將收到的數(shù)據(jù)丟棄，重新檢測RXD端準備下次接收。端準備下次接收。 19異步發(fā)送或接收一幀數(shù)據(jù)為異步發(fā)送或接收一幀數(shù)據(jù)為11位，其格式為：位，其格式為： 1 第第9位位 8 位位 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 0 發(fā)送與接收操作同方式發(fā)送與接收操作同方式1，注意，注意為：為： 與方式與方式2相同的是異步接收發(fā)送一幀數(shù)據(jù)是相同的是異步接收發(fā)送一幀數(shù)據(jù)是11位，但波特率與位，但波特率與方式方式2不同，與方式不同，與方式1相同。相同。注：所有方式當注：所有方式當一幀數(shù)據(jù)置位一幀數(shù)據(jù)置位標志后

14、，必須軟標志后，必須軟件清件清0，以備下一幀數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收。，以備下一幀數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收。 20 在數(shù)據(jù)通訊中，由于在數(shù)據(jù)通訊中，由于較遠，數(shù)據(jù)在傳輸過程中可較遠，數(shù)據(jù)在傳輸過程中可能發(fā)生能發(fā)生，從而引起誤碼，為了保證傳輸質(zhì)量，除了硬件措，從而引起誤碼，為了保證傳輸質(zhì)量，除了硬件措施外，軟件可采取檢錯措施，可用第施外，軟件可采取檢錯措施，可用第9位數(shù)據(jù)進行位數(shù)據(jù)進行。MOV SCON, #80H ;選串行口方式選串行口方式2，傳送，傳送11位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)MOV A, #DATA ;待發(fā)送數(shù)據(jù)送待發(fā)送數(shù)據(jù)送A，該指令影響奇偶標志，該指令影響奇偶標志P MOV C , PSW.0（P）;奇偶標志送

15、奇偶標志送C，奇為，奇為1、偶為、偶為0MOV TB8 , C ;奇偶標志送奇偶標志送TB8 ，為發(fā)送的第，為發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)MOV SBUF , A ;啟動一次發(fā)送共啟動一次發(fā)送共11位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)LOOP: JBC TI ,OK ;TI = 1時，數(shù)據(jù)發(fā)送成功時，數(shù)據(jù)發(fā)送成功SJMP LOOP21 MOV SCON , #90HLOOP：JBC RI ,ROK SJMP LOOP ROK： MOV A, SBUF JB P，ONE JB RB8 , ERR SJMP OK ONE：JNB RB8 , ERR OK ： ERR：. 22 在方式在方式2和方式和方式3中，當接收到一幀數(shù)據(jù)時

16、，只有符合下列條中，當接收到一幀數(shù)據(jù)時，只有符合下列條件之一數(shù)據(jù)才會被保留，否則將被丟棄：件之一數(shù)據(jù)才會被保留，否則將被丟棄： 要求要求SM2=1，此時要求第，此時要求第9位數(shù)據(jù)為位數(shù)據(jù)為1。 約定主機發(fā)出約定主機發(fā)出，而，而，主機先向各從機發(fā)出主機先向各從機發(fā)出，地址信息，地址信息，符合條，符合條件件，各從機均能接收到地址信息，同時與自己的地址相比較，各從機均能接收到地址信息，同時與自己的地址相比較，接收到的地址信息與本機接收到的地址信息與本機，則使，則使，準備，準備信息。信息。23 隨后主機向總線發(fā)出數(shù)據(jù)，隨后主機向總線發(fā)出數(shù)據(jù)，地址不符合的從機，地址不符合的從機接收后均不符合條件接收后均

17、不符合條件，； 只有地址相符的從機由于只有地址相符的從機由于SM2 = 0符合條件符合條件而而到到的數(shù)據(jù)信息，從而實現(xiàn)了的數(shù)據(jù)信息，從而實現(xiàn)了。數(shù)據(jù)通信結(jié)束后，主機應當發(fā)送一個數(shù)據(jù)通信結(jié)束后，主機應當發(fā)送一個，通知從機，通知從機，從機接收到該命令后，把從機接收到該命令后，把，或者從機接收完數(shù)據(jù)后，或者從機接收完數(shù)據(jù)后，如果確認，如果確認后，自動后，自動把把SM2重新置重新置1?；只謴蛷汀?4 （B代表波特率，以代表波特率，以f 代表晶振頻率）代表晶振頻率） 方式方式0的波特率固定，為晶振頻率的的波特率固定，為晶振頻率的1/12（一個機器周期）（一個機器周期） 如如6M晶振，晶振，B = 6M/

18、12=0.5M位位/秒秒 = 0.5106 波特波特 傳送一位所需時間是傳送一位所需時間是2微秒微秒注：方式注：方式0波特率只與晶振頻率波特率只與晶振頻率 f 有關(guān)，有關(guān)，f 愈大傳送速度愈快。愈大傳送速度愈快。 B = f2SMOD/64 SMOD是是PCON的最高位，可為的最高位，可為0或或1， 若若f = 6M，SMOD = 0 B = 6M20/64 = 93750 波特波特 SMOD = 1 B = 6M21/64 = 187500 波特波特注：方式注：方式2波特率與晶振頻率和波特率與晶振頻率和SMOD有關(guān)，一經(jīng)選定晶振頻率，有關(guān)，一經(jīng)選定晶振頻率，波特率只有波特率只有可選擇?？蛇x擇

19、。 25。 由于定時器工作在不同的工作方式時，具有不同的計數(shù)器位由于定時器工作在不同的工作方式時，具有不同的計數(shù)器位數(shù)，數(shù)，(13位、位、16位、位、8位位)，裝入不同的初始常數(shù)，因此溢出率也不，裝入不同的初始常數(shù)，因此溢出率也不同。同。溢出率溢出率1溢出周期，溢出周期， 式中：式中：為定時時間，為定時時間，TC = ( 2n - X) 機器周期機器周期 為本次溢出到再次啟動定時之間的時間間隔為本次溢出到再次啟動定時之間的時間間隔具體：具體： 轉(zhuǎn)入中斷入口硬件子程序所需的轉(zhuǎn)入中斷入口硬件子程序所需的； 重裝時間常數(shù)后中斷返回所需的重裝時間常數(shù)后中斷返回所需的。12)9X-(2fn溢出率26上述

20、公式是對定時器方式上述公式是對定時器方式0和和1而言；而言； 定時器方式定時器方式2由于可自動重裝時間常數(shù)而省去了轉(zhuǎn)入中由于可自動重裝時間常數(shù)而省去了轉(zhuǎn)入中斷斷 服務重裝時間常數(shù)所需的服務重裝時間常數(shù)所需的9個機器周期，即個機器周期，即TI = 0 。因此定時器方式因此定時器方式2時溢出率為：時溢出率為： 12X)-(2fn溢出率12)9X-(2fn溢出率27 綜上分析，串行口方式綜上分析，串行口方式1和方式和方式3的波特率計算公式為：的波特率計算公式為： ）（ 1 3212)9X-(22fBnSMOD）（2 3212X)-(22fBnSMOD28： 當當，所獲得的波特率為最小值：所獲得的波特

21、率為最小值： 所獲得的波特率為最大值：所獲得的波特率為最大值： 同理：同理：T1方式方式1時：波特率范圍為時：波特率范圍為 T1方式方式2時，時，）（ 1 3212)9X-(22fBnSMOD）（2 3212X)-(22fBnSMOD29編一程序，設(shè)置編一程序，設(shè)置8051串行口可發(fā)送、接收一幀數(shù)據(jù)為串行口可發(fā)送、接收一幀數(shù)據(jù)為11位，位，其波特率選定其波特率選定125波特，設(shè)晶振頻率為波特，設(shè)晶振頻率為6MHZ。分析：分析： ：當當SMOD = 0時時 B = 93750波特波特當當SMOD = 1時時 B = 187500波特波特 均不滿足均不滿足125波特，因此只能選波特，因此只能選SCON： 1 1 0 1 0 0 0 0 方式方式3 允許接收允許接收 D0H30選選T1方式方式2，其波特率范圍為，其波特率范圍為 61 31250 波特可滿足波特可滿足125波特。波特。T1工作于方式工作于方式2時時 選選SMOD = 1 則：則： 解之得解之得 X = 6 3212X)-(22612581 3212X)-(22fBnSMOD31程序如下：程序如下：