單片機(jī)第六章課件

§第六章串行接口

MCS-51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)功能很強(qiáng)的全雙工串行口，可同時(shí)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。此串行口能方便地與其他計(jì)算機(jī)或外部設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，也可用于輸入／輸出口的擴(kuò)展。一、串行通信的基本概念

基本方式：

并行：8位或16位數(shù)據(jù)同時(shí)傳送，速度快、傳輸線多、傳輸距離近。串行：數(shù)據(jù)按位傳輸，速度慢、傳輸線少、傳輸距離遠(yuǎn)。

一、串行通信的基本概念

串行通信方向：

單工：只能單方向傳送數(shù)據(jù)半雙工：同一時(shí)間只能作一個(gè)方向的傳送全雙工：雙向同時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)接收器接收器

發(fā)送器發(fā)送器

數(shù)據(jù)流

半雙工方式發(fā)送器接收器數(shù)據(jù)流接收器發(fā)送器全雙工方式一、串行通信的基本概念

串行通信方式：

異步傳送方式：數(shù)據(jù)按字符為單位傳送，每幀數(shù)據(jù)含起始位（0）、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位（1）4部分組成。同步傳送方式：數(shù)據(jù)按塊傳送，數(shù)據(jù)塊起始處發(fā)同步字符（SYN）。SYN同步字符CRC終止字符開始終止數(shù)據(jù)塊同步通信數(shù)據(jù)格式二、MCS－51單片機(jī)的串行口

1、功能與結(jié)構(gòu)：

MCS－51系列單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)全雙工的串行端口：P3.0（RXD）、P3.1（TXD），有4種工作方式。二、MCS－51單片機(jī)的串行口①串行口有兩個(gè)獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器：SBUF，占用同一地址（99H）。發(fā)送時(shí)，只寫不讀；接收時(shí)，只讀不寫；中斷標(biāo)志是RI/TI。串行口控制寄存器SCON：

SM0、SM1：串行口工作方式設(shè)置位SM2：方式2和方式3的多機(jī)通訊控制位（方式0不用）REN：串行接收允許位，0－禁止接收，1－允許接收TB8：在方式2、3中，是要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)。RB8：在方式2、3中，是要接收的第9位數(shù)據(jù)。（TB8和RB8在方式0中均不用）TI：發(fā)送中斷標(biāo)志，須由軟件清零。RI：接收中斷標(biāo)志，須由軟件清零。

③電源控制寄存器PCON

字節(jié)地址87H，無(wú)位地址。其中與串行接口有關(guān)的只有D7位（PCON的最高位）SMOD：波特率加倍位，1－加倍，0－不加倍

2、串行口的四種工作方式

SM0SMl工作方式方式簡(jiǎn)單描述波特率000移位寄存器I/O振蕩頻率／1201110位UART可變10211位UART振蕩頻率／32或振蕩頻率／6411311位UART可變方式110位異步通信方式：1個(gè)起始位（0）、8個(gè)數(shù)據(jù)位（低位在前）、1個(gè)停止位（1）TXD端發(fā)送數(shù)據(jù)，RXD端接收數(shù)據(jù)方式1波特率可變：波特率＝2SMOD/32×（T1的溢出率）溢出率：每秒鐘溢出的次數(shù)，定時(shí)時(shí)間的倒數(shù)。

方式2、311位異步通信方式：1個(gè)起始位（0）、8個(gè)數(shù)據(jù)位（低位在前）、1個(gè)附加的第9位和1個(gè)停止位（1）

TXD端發(fā)送數(shù)據(jù)，RXD端接收數(shù)據(jù)方式2只有兩種波特率：fosc/32或fosc/64。（2SMOD/64×fosc）。方式3波特率可變：波特率＝2SMOD/32×（T1的溢出率）

3、多機(jī)通信主從式多機(jī)通信系統(tǒng)如下圖。利用SM2控制位實(shí)現(xiàn)

主機(jī)TXDRXDTXDRXDRXDRXDTXDTXD從機(jī)2從機(jī)1從機(jī)n三、串行口應(yīng)用舉例

串行口信號(hào)發(fā)送流程：置串口方式（SCON)清中斷標(biāo)志TI發(fā)送數(shù)據(jù)送SBUF等待TI為1（查詢方式或中斷方式）清TI，重復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)三、串行口應(yīng)用舉例

串行口信號(hào)接收流程：置串口方式（SCON)置REN＝1，清中斷標(biāo)志RI等待RI為1（查詢方式或中斷方式）從SBUF取數(shù)據(jù)清RI，重復(fù)接收數(shù)據(jù)例1：由串行口發(fā)送帶偶校驗(yàn)位的ASCⅡ碼數(shù)據(jù)塊。設(shè)數(shù)據(jù)塊在片內(nèi)30H～3FH單元。

解：設(shè)單片機(jī)采用12MHZ晶振，串行口工作于方式1，T1用作波特率發(fā)生器，工作于方式2，PCON中的SMOD位為0，發(fā)送的波特率為1200。

例1：另：根據(jù)題意，TMOD的方式控制字為20H（方式2）串行口SCON方式控制字為40H（方式1）相應(yīng)的發(fā)送程序如下：例1：Tstart:MovTMOD,#20HMovTL1,#0E6H MovTH1,#0E6H MovSCON,#40h MovR0,#30h MovR7,#10H

SETBTR1Loop:MOVA,@R0 Movc,p MovACC.7,c MovSBUF,AWait: jnbTI,Wait ClrTi IncR0 DjnzR7,loop Ret例2：由串行口接受帶偶校驗(yàn)位的ASCⅡ碼數(shù)據(jù)塊。設(shè)接受的數(shù)據(jù)塊共10H個(gè)字節(jié)，存放于片內(nèi)40H～4FH單元中。解：設(shè)單片機(jī)采用的晶振頻率、波特率、SMOD位的值等均同上題。相應(yīng)的接收子程序如下：

例3：設(shè)T1選工作方式2，fosc=11.0592MHz，SMOD=0，串行口工作于方式1，試設(shè)計(jì)一個(gè)波特率為2400的發(fā)生器。解：2400=n/32 有n=76800

T1的溢出率:N=1/t=fosc/12x(256-x)

故x=244D=0F4H

MOVSCON,#40H MOV TMOD，#20H MOV PCON，#00H MOV TL1，#0F4H MOV TH1，#0F4H SETB TR1例4：編寫發(fā)送程序，將60H～6FH的數(shù)據(jù)塊從串行口輸出。將串行口定義為工作方式2發(fā)送，TB8作奇偶校驗(yàn)位。 MOV SCON，#80H MOV PCON，#80H MOV R0，#60H MOV R7，#10HLOOP： MOV A，@R0 MOV C，PSW.0 MOV TB8，C MOV SBUF，AWAIT：JBC TI，CONT SJMP WAIT CONT:INC R0 DJNZ R7，LOOP RET例5：設(shè)串行口外接一個(gè)串行輸入設(shè)備，單片機(jī)和該設(shè)備采用11位異步通信方式，波特率2400，晶振為11.0592MHz，串行口選擇工作方式3，定時(shí)器T1選工作方式2，SMOD=0時(shí)，計(jì)算得TL1初始值為0F4H。編制其接收程序。

PVE： MOV TMOD，#20H MOV PCON，#00H MOV TH1，#0F4H MOV TL1，#0F4H SETR TR1 MOV R0，#50H MOV R7，#10H MOV SCON，#0D0HWAIT： JBC RI，PRI SJMP WAITPRI： MOV A，SBUF JNB PSW.0，PNP JNB RB8，PER SJMP RIGHTPNP： JB RB8，PERRIGHT： MOV @R0，A INC R0 DJNZ R7，WAIT CLR PSW.5 ；奇偶校驗(yàn)正確 RETPER： SETB PSW.5 ；奇偶校驗(yàn)出錯(cuò) RET四﹑串行擴(kuò)展I/O接口:1.利用SPI擴(kuò)展I/O接口：

⑴擴(kuò)展并行輸出口：

利用SPI擴(kuò)展并行輸出口示意圖，見圖6-41。

如圖6-41，通過并行口輸出片內(nèi)RAM中20H和21H兩個(gè)單元數(shù)據(jù)。MOVR7，#2；置計(jì)數(shù)器MOVR0，#20H；緩沖區(qū)指針MOVSCON，#00H；設(shè)置串行口為方式0CLRP1.0；允許串行接收OUT1：MOVA，@R0；取數(shù)據(jù)MOVSBUF，A；啟動(dòng)發(fā)送過程JNBTI，$；等待一幀發(fā)送結(jié)束CLRTIINCR0；指向下一數(shù)據(jù)DJNZR7，OUT1SETBP1.0；送出并行數(shù)據(jù)RET⑵擴(kuò)展并行輸入口：

利用SPI擴(kuò)展并行輸入口的示意圖，見圖6-42。

圖6-42中，經(jīng)串行口從16位的并行擴(kuò)展口讀入2個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，并存入片內(nèi)RAM的20H和21H單元中。MOVR7，#2；置計(jì)數(shù)器MOVR0，#20H；緩沖區(qū)指針CLRP1.0；置入并行數(shù)據(jù)SETBP1.0；允許串行移位MOVSCON，#10H串行口方式0，允許接收stop：JNBRI，$；等待一幀接收結(jié)束CLRRIMOVA，SBUF；讀入數(shù)據(jù)MOV@R0，A；送入緩存區(qū)INCR0；調(diào)整指針DJNZR7，stop；未完，繼續(xù)RET例6.5：用中斷法編寫串行口方式1下發(fā)送程序。設(shè)單片機(jī)主頻為6MHz，定時(shí)器T1用作波特率發(fā)生器，波特率為2400bps，發(fā)送字符塊在內(nèi)部RAM的起始地址為BLOCK單元，字符塊長(zhǎng)度為L(zhǎng)EN。要求奇校驗(yàn)位在數(shù)據(jù)的第7位發(fā)送，字符塊長(zhǎng)度LEN先發(fā)送。解：為使發(fā)送波特率為2400bps，取SMOD=1，計(jì)算得TH1和TL1的時(shí)間常數(shù)初值為0F4H。本程序由主程序和發(fā)送子程序兩部分組成。其流程圖如圖6-13所示。主程序用于定時(shí)器T1和串行口初始化、發(fā)送字符塊長(zhǎng)度字節(jié)LEN、中斷系統(tǒng)初始化；中斷服務(wù)程序用于形成奇校驗(yàn)位并加到發(fā)送數(shù)據(jù)第7位和發(fā)送這個(gè)字符。ORG2000HBLOCKDATA20HLENDATA14HSTART：MOVTMOD，#20H；定時(shí)器T1為方式2M0VTL1，#0F4H；波特率為2400MOVTH1，#0F4H；給TH1送重裝初值MOVPCON，#80H；令SMOD=1SETBTR1；啟動(dòng)T1MOVSCON，#40H；串行口為方式1MOVR0，#BLOCK；字符塊起始址送R0MOVA，#LENM0VR1，A；字符塊長(zhǎng)度字節(jié)送R1MOVSBUF，A；發(fā)送LEN字節(jié)SETBEA；開CPU中斷SETBES；允許串行口中斷WAIT：SJMPWAIT；等待中斷發(fā)送子程序：

ORG0023HLJMPTXSVE；轉(zhuǎn)發(fā)送服務(wù)程序ORG2160TXSVE：CLRES；關(guān)串行口中斷CLRTI；清TI

MOVA，@R0；發(fā)送字符送AMOVC，PSW.0；奇偶校驗(yàn)位送CCPLC；形成奇校驗(yàn)位送CMOVACC.7，C；使A中最高位為奇校驗(yàn)位MOVSBUF，A；啟動(dòng)發(fā)送DJNZR1，NEXT；所有字符發(fā)完停止發(fā)送INCR0；未完，字符塊指針加1SJMPENDTNEXT：CLRESENDT：RETI；中斷返回例6.6：用查詢法編寫串行口在方式3下的接收程序。設(shè)單片機(jī)主頻為6MHz，波特率為2400bps，接收數(shù)據(jù)區(qū)起始地址為RBLOCK(內(nèi)部RAM)，接收數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度由始發(fā)端發(fā)送。解：本程序由主程序和接收子程序組成。ORG2000HTBLOCKDATA40START：MOVTMOD，#20H；T1工作于方式2MOVTH1，#0F4H；設(shè)置時(shí)間常數(shù)初值MOVTL1，#0F4HSETBTR1；啟動(dòng)T1MOVSCON，#0D0H；串行口工作于方式3接收MOVPCON，#80H；使SMOD=1MOVR0，RBLOCK；接收數(shù)據(jù)區(qū)起始址送R0MOVR3，#00H；累加和寄存器清零ACALLRISV；調(diào)接收子程序：：SJMP$；動(dòng)態(tài)暫停接收子程序：接收子程序流程圖如圖6-14(b)所示。參考程序?yàn)椋篟ISV：CLRRI；清RILEN：JNBRI，RXLEN；等待接收數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度字節(jié)CLRRI；接收完后清RIMOVA，SBUF；數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度字節(jié)送A