第8章80C51單片機(jī)串行通信

第8章80C51單片機(jī)串行通信第8章80C51單片機(jī)串行通信8.1串行通信基礎(chǔ)知識(shí)8.280C51串行口8.380C51串行口工作方式8.4串行通信數(shù)據(jù)傳輸速率8.5串行通信應(yīng)用8.1串行通信基礎(chǔ)知識(shí)通信：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。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，CPU與外部通信的基本方式有兩種：并行通信——數(shù)據(jù)的各位同時(shí)傳送。串行通信——數(shù)據(jù)一位一位順序傳送。

基本通信方式示意圖

8.1串行通信基礎(chǔ)知識(shí)并行通信的特點(diǎn)：各數(shù)據(jù)位同時(shí)傳送，傳送速度快、效率高。但有多少數(shù)據(jù)位就需要有多少根數(shù)據(jù)線，因此傳送成本高。在集成電路芯片的內(nèi)部、同一插件板上各部件之間、同一機(jī)箱內(nèi)各插件板之間等的數(shù)據(jù)傳送都是并行的。并行數(shù)據(jù)傳送的距離通常小于30米。串行通信的特點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳送按位順序進(jìn)行，最少只需一根傳輸線即可完成，成本低，但速度慢。計(jì)算機(jī)與遠(yuǎn)程終端或終端與終端之間的數(shù)據(jù)傳送通常都是串行的。串行數(shù)據(jù)傳送的距離可以從幾米到幾千公里。串行通信有同步通信和異步通信兩種基本方式。

1.異步串行通信異步串行通信是以字符為單位的間歇傳輸形式。傳送時(shí)按字符進(jìn)行包裝，為此，在數(shù)據(jù)位之外要增添起始位、奇偶校驗(yàn)位和停止位，構(gòu)成一個(gè)通信幀。下圖為異步通信的幀格式。8.1.1異步通信和同步通信幾點(diǎn)說明：①在串行通信中，信息的兩種狀態(tài)分別以mark和space標(biāo)志。其中mark譯為標(biāo)號(hào)，對(duì)應(yīng)邏輯狀態(tài)1，在發(fā)送器空閑時(shí)，數(shù)據(jù)線應(yīng)保持在mark狀態(tài)；space譯為空格，對(duì)應(yīng)邏輯狀態(tài)0。②起始位。發(fā)送器通過發(fā)送起始位而開始一個(gè)字符的傳輸。起始位使數(shù)據(jù)線處于space狀態(tài)。③數(shù)據(jù)位。起始位之后傳送數(shù)據(jù)位。在數(shù)據(jù)位中，低位在前(左）高位在后(右）。由于字符編碼方式的不同，數(shù)據(jù)位可以是5、6、7或8位等多種形式。④奇偶校驗(yàn)位。用于對(duì)字符傳送作正確性檢查，因此，奇偶校驗(yàn)位是可選擇的，共有3種可能，即奇校驗(yàn)、偶校驗(yàn)和無校驗(yàn)，由用戶根據(jù)需要選定。

所謂偶校驗(yàn)，即數(shù)據(jù)位和奇偶校驗(yàn)位中邏輯1的個(gè)數(shù)加起來必須是偶數(shù)(全0也視為偶數(shù)個(gè)1）。所謂奇校驗(yàn)，即數(shù)據(jù)位和奇偶校驗(yàn)位中邏輯1的個(gè)數(shù)加起來必須是奇數(shù)。⑤停止位。停止位在最后，用于標(biāo)志一個(gè)字符傳輸?shù)慕Y(jié)束，對(duì)應(yīng)于mark狀態(tài)。停止位可能是1、1.5或2位，在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)需要確定。⑥位時(shí)間。一個(gè)格式位的時(shí)間寬度。⑦幀(Frame）。從起始位開始到停止位結(jié)束的全部內(nèi)容稱為一幀。異步串行通信是一幀接一幀進(jìn)行的，傳輸可以是連續(xù)的，也可以是斷續(xù)（間歇）的。2.同步串行通信為提高傳送速度，把數(shù)據(jù)傳輸按相等的時(shí)間間隔分塊進(jìn)行，在數(shù)據(jù)塊的開始加一些特殊字符，作為發(fā)送和接收雙方的同步標(biāo)志。由于數(shù)據(jù)塊的位數(shù)較多，為防止錯(cuò)位，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)一般同時(shí)給出時(shí)鐘信號(hào)，以保持接收與發(fā)送的同步，這就是同步串行通信。同步串行通信的數(shù)據(jù)傳送格式如下圖所示：同步串行通信的數(shù)據(jù)格式有如下特點(diǎn)和要求：①只在數(shù)據(jù)塊傳輸?shù)拈_始使用同步字符串，作為發(fā)送和接收雙方同步的標(biāo)志，而在結(jié)束時(shí)不需要同步標(biāo)志。②數(shù)據(jù)字符之間不允許有間隔，當(dāng)線路空閑或沒有數(shù)據(jù)可發(fā)時(shí)，可發(fā)送同步字符串。③數(shù)據(jù)塊內(nèi)各字符的格式必須相同。同步串行通信比異步串行通信的傳送速度快，但同步串行通信要求收發(fā)雙方在整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸過程中始終保持同步，這將對(duì)硬件提出更高的要求，實(shí)現(xiàn)起來難度大一些；而異步串行通信只要求在每幀的短時(shí)間內(nèi)保持同步即可，實(shí)現(xiàn)起來容易得多。所以同步串行通信適用于數(shù)據(jù)量大、對(duì)速度要求比較高的串行通信場合。1.單工形式單工(Simplex)形式的數(shù)據(jù)傳輸是單向的。通信雙方中一方固定為發(fā)送端，另一方則固定為接收端。單工形式的串行通信只需要一條數(shù)據(jù)線，如下圖所示。例如，計(jì)算機(jī)與打印機(jī)之間的串行通信。8.1.2串行通信線路形式2.全雙工形式全雙工(Fullduplex)形式的數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，可以同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，因此，全雙工形式的串行通信需要兩條數(shù)據(jù)線。3.半雙工形式半雙工(Halfduplex)形式的數(shù)據(jù)傳輸也是雙向的。但任何時(shí)刻只能由其中的一方發(fā)送數(shù)據(jù)，另一方接收數(shù)據(jù)。因此半雙工形式既可以使用一條數(shù)據(jù)線，也可以使用兩條數(shù)據(jù)線。近程串行通信單片機(jī)的數(shù)據(jù)信號(hào)在傳輸線上傳送時(shí)，由于受到線間分布電容和噪聲干擾等影響，將引起傳輸信號(hào)的幅度衰減和波形畸變，極易導(dǎo)致傳輸錯(cuò)誤。加之導(dǎo)線越長電容越大，所以傳輸距離就受到一定的限制。由于近距離串行通信不改變數(shù)據(jù)位波形和頻率，所以也稱為基帶傳輸方式。雖然基帶方式實(shí)現(xiàn)起來既方便又經(jīng)濟(jì)，但只能用于近程通信。對(duì)于近距離的串行通信(例如一個(gè)房間內(nèi)的計(jì)算機(jī)之間，距離不超過10m)，傳輸中雖有波形畸變產(chǎn)生，但不會(huì)嚴(yán)重到影響使用，仍可使用TTL電平直接傳輸。近距離的串行通信并不復(fù)雜，只需將兩端串行口直接連接就可進(jìn)行串行數(shù)據(jù)通信，省去了接口的麻煩，見下圖。遠(yuǎn)程通信對(duì)于遠(yuǎn)程通信（例如城市之間），不能使用基帶傳輸方式，只能使用模擬信號(hào)形式進(jìn)行，一般使用線。為了在線上進(jìn)行串行數(shù)據(jù)傳輸，需要在發(fā)送端把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)再進(jìn)行發(fā)送，這種把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)的過程稱為調(diào)制。在接收端應(yīng)把模擬信號(hào)再轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，這一過程稱為解調(diào)。遠(yuǎn)程通信多采用雙工方式，即通信雙方都應(yīng)具有發(fā)送和接收功能。為此在通信線路的兩端都設(shè)置調(diào)制器和解調(diào)器，并且把二者結(jié)合在一起稱為調(diào)制解調(diào)器(Modem)。使用電話線作傳輸線的遠(yuǎn)程通信連接如下圖所示。8.280C51串行口為了實(shí)現(xiàn)串行通信，需要有硬件電路以解決串行數(shù)據(jù)傳輸中的一系列協(xié)調(diào)問題，這些硬件就是串行接口電路或簡稱串行口。8.2.180C51串行口硬件結(jié)構(gòu)通常把實(shí)現(xiàn)異步通信的串行口稱為通用異步接收器/發(fā)送器UART(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter）。80C51的串行口，雖然是既能實(shí)現(xiàn)同步通信，又能實(shí)現(xiàn)異步通信的全雙工串行口，但在單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)通信中，最常用的是異步方式，因此，常把它寫為UART。串行接口結(jié)構(gòu)如下圖所示。80C51串行口寄存器結(jié)構(gòu)80C51單片機(jī)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)，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)。在發(fā)送時(shí)，CPU由一條寫發(fā)送緩沖器的指令把數(shù)據(jù)(字符)寫入串行口的發(fā)送緩沖器SBUF(發(fā))中，然后從TXD端一位位地向外發(fā)送。與此同時(shí)，接收端RXD也可一位位地接收數(shù)據(jù)，直到收到一個(gè)完整的字符數(shù)據(jù)后通知CPU，再用一條指令把接收緩沖器SBUF(收)的內(nèi)容讀入累加器。可見，在整個(gè)串行收發(fā)過程中，CPU的操作時(shí)間很短，使得CPU還可以從事其他的各種操作(指工作在中斷方式下)，從而大大提高了CPU的效率。

80C51串行口通過控制寄存器、中斷功能和波特率設(shè)置實(shí)現(xiàn)串行通信控制。串行口控制寄存器（SCON）－98HSM0、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：SM0SM1＝00，工作方式0；SM0SM1＝01，工作方式1；

SM0SM1＝10，工作方式2；SM0SM1＝11，工作方式3。8.2.2串行口控制機(jī)制

SM2——多機(jī)通信控制位。TB8——發(fā)送數(shù)據(jù)位8。RB8——接收數(shù)據(jù)位8。（這3位用于多機(jī)通信）因?yàn)槎鄼C(jī)通信是在方式2和方式3下進(jìn)行的，因此SM2主要用于方式2和方式3。當(dāng)串行口以方式2和方式3接收數(shù)據(jù)時(shí)，SM2=1，則只有在接收到的第9位數(shù)據(jù)(RB8)為1時(shí)才將接收到的前8位數(shù)據(jù)送入SBUF，并置位RI產(chǎn)生中斷請(qǐng)求；否則將接收到的前8位數(shù)據(jù)丟棄。SM2=0，則不論第9位數(shù)據(jù)是0還是1，都將前8位數(shù)據(jù)裝入SBUF中，并產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。在方式0時(shí)，SM2必須為0。REN——允許接收位。REN＝0；禁止接收；REN＝1，允許接收。TI——串行發(fā)送中斷請(qǐng)求標(biāo)志。在數(shù)據(jù)發(fā)送過程中，當(dāng)最后一個(gè)數(shù)據(jù)位被發(fā)送完成后，TI由硬件置位。RI——串行接收中斷請(qǐng)求標(biāo)志。在數(shù)據(jù)接收過程中，當(dāng)采樣到最后一個(gè)數(shù)據(jù)位有效時(shí)，RI由硬件置位。2.串行中斷80C51有兩個(gè)串行中斷，即串行發(fā)送中斷和串行接收中斷。但這兩個(gè)串行中斷共享一個(gè)中斷向量0023H。每當(dāng)串行口發(fā)送或接收一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)時(shí)，都產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。串行中斷請(qǐng)求在芯片內(nèi)部發(fā)生，因此不需要引腳。兩個(gè)中斷共享一個(gè)中斷向量，就需要在中斷服務(wù)程序中對(duì)中斷源進(jìn)行判斷，以便進(jìn)行不同的中斷處理。對(duì)于串行中斷控制共涉及3個(gè)寄存器，其中一個(gè)就是串行口控制寄存器SCON，用于存放串行中斷請(qǐng)求標(biāo)志。另外兩個(gè)中斷允許控制寄存器IE和中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IP。8.380C51串行口工作方式80C51單片機(jī)的串行口共有4種工作方式，見下表。

SM0SM1工作方式功能波特率00方式08位同步移位寄存器fosc/1201方式110位UART可變10方式211位UARTfosc/64或fosc/3211方式311位UART可變8.3.1串行工作方式0串行工作方式0是把串行口作為同步移位寄存器使用，實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)的輸入/輸出。移位數(shù)據(jù)的傳輸以8位為一組，低位在前、高位在后。利用串行工作方式0，加上“并入串出”或“串入并出”芯片的配合，80C51的串行口可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入/輸出。方式0實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)并行輸入/輸出，“并入串出”芯片74LS165、

CD4014）用于把并行輸入數(shù)據(jù)通過移位形成位串，傳送給串行口；而“串入并出”芯片（74LS164、CD4094）則接收串行口的串行數(shù)據(jù)，通過移位形成8位并行數(shù)據(jù)輸出。74LS164CLR為清0端，輸出時(shí)CLR必須為1，否則74HC164Q0～Q7輸出為0。

74HC165S/L端為移位/置入端，當(dāng)S/L=0時(shí)，從Q0～Q7并行數(shù)據(jù)置入寄存器，當(dāng)S/L=1時(shí)，允許從Q端移出數(shù)據(jù)。

串行接口工作方式0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。在方式0工作時(shí)，必須使SCON寄存器中的SM2位為“0”，這并不影響TB8位和RB8位。方式0發(fā)送或接收完數(shù)據(jù)后由硬件置位TI或RI，CPU在響應(yīng)中斷后要用軟件清除TI或RI標(biāo)志。

8.3.2串行工作方式1

串行工作方式1是10位為一幀的異步串行通信方式，幀格式包括1個(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位和1個(gè)停止位。這種工作方式是為雙機(jī)通信而準(zhǔn)備的。1.方式l發(fā)送由一條寫發(fā)送寄存器(SBUF)的指令開始，隨后在串行口由硬件自動(dòng)加入起始位和停止位，構(gòu)成一個(gè)完整的幀格式，然后在移位脈沖的作用下，由TXD端串行輸出。一個(gè)字符幀發(fā)送完后，使TXD輸出線維持在1狀態(tài)下，并將SCON寄存器的TI位置1，通知CPU可以接著發(fā)送下一個(gè)字符。2.方式1接收

SCON的REN位應(yīng)處于允許接收狀態(tài)，即REN＝1。在此前提下，串行口采樣RXD端，當(dāng)采樣到從1到0的狀態(tài)跳變時(shí)，就認(rèn)為已接收到起始位。隨后在移位脈沖的控制下，把接收到的數(shù)據(jù)位移入接收寄存器中。直到停止位到來之后置位中斷標(biāo)志位RI，通知CPU從SBUF取走接收到的一個(gè)字符。

8.3.3串行工作方式2和3串行工作方式2和3都是11位為一幀的串行通信方式，即1個(gè)起始位、9個(gè)數(shù)據(jù)位和1個(gè)停止位。這兩種工作方式主要是為多機(jī)通信而準(zhǔn)備的。

在這兩種工作方式下，字符還是8個(gè)數(shù)據(jù)位，只不過增加了一個(gè)第9數(shù)據(jù)位(D8），它是一個(gè)可編程位，其功能由用戶設(shè)定。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)予先在串行口控制寄存器SCON的TB8位中把第9個(gè)數(shù)據(jù)位的內(nèi)容準(zhǔn)備好。這兩種工作方式的數(shù)據(jù)接收過程也與方式1基本類似，不同點(diǎn)仍在第9數(shù)據(jù)位上，串行口把接收到的前8個(gè)數(shù)據(jù)位移入SBUF，而把第9數(shù)據(jù)位送SCON的RB8。串行工作方式2和3是為多機(jī)通信而準(zhǔn)備的。兩者的工作過程相同，差別僅在于波特率的設(shè)置，方式2的波特率是固定的，而方式3的波特率可由用戶根據(jù)需要設(shè)定，設(shè)定方法與方式1相同。

8.4串行通信數(shù)據(jù)傳輸速率傳輸速率的表示方法1.與傳輸速率有關(guān)的術(shù)語波特率:每秒鐘事件發(fā)生的數(shù)目或信號(hào)變化的次數(shù)。單位：波特（B，Baud）比特率：每秒鐘傳送二進(jìn)制的位數(shù)。單位：位/秒（bps)說明：（1）在一般的單片機(jī)串行通信中，事件和信號(hào)變化都反映在二進(jìn)制位上，波特率與比特率的概念是一樣的。（2）但在高速串行通信中，由于一個(gè)事件的編碼往往不止1位，因此波特率與比特率就不一樣了。例如事件按4位編碼，如果數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ芈适?400，則比特率就是96002.單片機(jī)中使用的波特率在單片機(jī)中使用波特率來表示串行通信的傳送速率。波特率：每秒鐘傳送二進(jìn)制的位數(shù)1波特=1位/秒（bps)注意：波特率和字符的傳輸速率不同例如：如果每秒鐘傳送240個(gè)字符，而每個(gè)字符格式包含10位(1個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)停止位)，這時(shí)的波特率為：

10位×240個(gè)/秒=2400bps波特率是串行通信的重要技術(shù)指標(biāo)在串行通信中，波特率除表明數(shù)據(jù)傳送速率外，還可以表示串行口中移位脈沖頻率的高低。波特率高表明移位脈沖頻率高，串行數(shù)據(jù)傳輸速度就快；反之，波特率低表明移位脈沖頻率也低，串行數(shù)據(jù)傳輸速度就慢。在實(shí)際的串行通信中，應(yīng)根據(jù)速度要求、線路質(zhì)量以及設(shè)備情況等因素選定波特率。1.串行工作方式0的波特率串行工作方式0的波特率是固定的，其計(jì)算公式為：2.串行工作方式2的波特率串行工作方式2的波特率也是固定的，但有兩個(gè)數(shù)值。其計(jì)算公式為：

SMOD=0時(shí)，波特率=,SMOD=1時(shí)，波特率=8.4.280C51單片機(jī)的波特率設(shè)置位序

B7

B6

B5B4B3B2B1B0位符號(hào)SMOD

///GF1GF0PDIDL電源控制寄存器PCON字節(jié)地址87H其中SMOD：串行口的波特率倍增位SMOD=0，波特率不加倍SMOD=1，串行口波特率加倍。系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，SMOD=0。PCON不能位尋址。

3.串行工作方式1和方式3的波特率串行工作方式1和方式3的波特率不是固定的，可以根據(jù)需要設(shè)置。當(dāng)串行口工作在方式1和方式3時(shí)，由80C51單片機(jī)的定時(shí)器T1作為波特率發(fā)生器（以定時(shí)器T1作波特率發(fā)生器是由系統(tǒng)決定的）,為串行口提供移位脈沖。串行工作方式1和方式3的波特率計(jì)算公式為：當(dāng)定時(shí)器T1作波特率發(fā)生器使用時(shí)，通常選用工作方式2（即8位自動(dòng)重裝載方式）。選擇方式2可以避免通過程序反復(fù)裝入定時(shí)初值所引起的定時(shí)誤差，使波特率更加穩(wěn)定定時(shí)器的溢出周期：定時(shí)器溢出一次所需要的時(shí)間。定時(shí)器的溢出率：單位時(shí)間定時(shí)器溢出的次數(shù)。溢出率等于溢出周期的倒數(shù)當(dāng)定時(shí)器T1工作在方式2（即8位自動(dòng)重裝載方式），假定定時(shí)器T1的計(jì)數(shù)初值為X，則定時(shí)器T1的溢出周期為：溢出率為溢出周期的倒數(shù)，則定時(shí)器T1的溢出率為：實(shí)際使用中，波特率是已知的。因此需要根據(jù)波特率的計(jì)算公式求定時(shí)初值X。則波特率計(jì)算公式為：根據(jù)上述波特率計(jì)算公式，得出計(jì)數(shù)初值的計(jì)算公式為：用戶只需要把定時(shí)初值設(shè)置到定時(shí)器1，就能得到所要求的波特率。思考題：定時(shí)器T1工作在方式2，串行口方式1波特率=1200bps，fosc=12MHZ，SMOD=0，則X=?如果T1預(yù)裝的初值X=E6H，則實(shí)際得到的波特率為：誤差怎么解決？其它條件不變，取fosc=11.0592MHZ，則X=?說明：（1）當(dāng)串行口工作在方式1或方式3，且要求波特率按規(guī)范取1200、2400、4800、9600…時(shí)，若采用晶振12MHz和6MHz,按波特率計(jì)算公式算出的T1定時(shí)初值將不是一個(gè)整數(shù)，因此會(huì)產(chǎn)生波特率誤差而影響串行通信的同步性能。解決的方法可以調(diào)整單片機(jī)的晶振頻率fosc,通常采用為11.0592MHz的晶振，這樣可使計(jì)算出的T1初值為整數(shù)。（2）實(shí)際使用時(shí)，可根據(jù)波特率的計(jì)算公式來計(jì)算T1的初值。為避免煩雜的初值計(jì)算，可以通過查常用波特率與定時(shí)器1的參數(shù)關(guān)系表。（3）串行口工作在方式1和方式3時(shí)，定時(shí)器1初始化程序的步驟：首先確定波特率再計(jì)算定時(shí)器1的計(jì)數(shù)初值然后進(jìn)行定時(shí)器的初始化例題：單片機(jī)的晶振頻率為11.0592MHZ，串行口工作在方式1，波特率為2400bps，計(jì)算定時(shí)器T1的計(jì)數(shù)初值，并寫出初始化程序。（假設(shè)SMOD=0）解：定時(shí)器T1工作在方式2（8位自動(dòng)重裝載方式）初始化程序：MOVTMOD,#20HMOVTL1,#0F4HMOVTH1,#0F4HSETBEACLRESMOVPCON,#00HMOVSCON,#50HSETBTR180C51單片機(jī)的串行口共有4種工作方式，見下表。

SM0SM1工作方式功能波特率00方式08位同步移位寄存器fosc/1201方式110位UART可變10方式211位UARTfosc/64或fosc/3211方式311位UART可變【例題】用80C51單片機(jī)的串行口外接串入并出的芯片CD4094擴(kuò)展并行輸出口控制一組發(fā)光二極管,使發(fā)光二極管從左至右延時(shí)輪流點(diǎn)亮。（fosc=12MHZ）ORG0000HLJMPMAINORG2000HMAIN:MOVSCON，#00H MOVA，#80H CLRP1.0START：MOVSBUF，ALOOP：JNBTI，LOOP SETBP1.0 ACALLDELAY CLRTI RRA CLRP1.0 SJMPSTARTDELAY：MOVR7，#05HLOOP2：MOVR6，#0FFHLOOP1：DJNZR6，LOOP1 DJNZR7，LOOP2 RET END【思考題】用80C51單片機(jī)的串行口外接并入串出的芯片CD4014擴(kuò)展并行輸入口，輸入一組開關(guān)的信息，開關(guān)K閉合時(shí)有效。ORG0000HLJMPMAINORG2000HMAIN:SETBP1.1START:JBP1.1，START SETBP1.0 MOVSCON，#10HCLRP1.0LOOP:JNBRI，LOOP CLRRI MOVA，SBUF

80C51

RXD

TXD

P1.0QB

CLK

P/S

P1.1K0K7

KCD401472H2006MHz110D0H20011.0592MHz600E8H20011.0592MHz1.2KF4H20011.0592MHz2.4KFAH20011.0592MHz4.8KFDH20011.0592MHz9.6KFDH20111.0592MHz19.2KFFH20112MHz62.5K串口方式1或3×××112MHz375K串口方式2××××12MHz1M串口方式0相應(yīng)初值所選方式C/T定時(shí)器T1SMODFosc波特率常用波特率與定時(shí)器1的參數(shù)關(guān)系表8.5串行通信應(yīng)用近程串行通信調(diào)制解調(diào)器的使用8.5.3雙機(jī)通信1、問題的提出把甲機(jī)存放在內(nèi)部RAM40H—4FH中的16個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)塊傳送到乙機(jī)內(nèi)部RAM40H—4FH中，如何實(shí)現(xiàn)？2、問題分析與解決

從上面的問題可以看出，這實(shí)際上是雙機(jī)通信問題，由甲機(jī)發(fā)送，乙機(jī)接收。在進(jìn)行雙機(jī)通信之前，發(fā)送和接收雙方要進(jìn)行一些約定，明確一些技術(shù)問題。（1）數(shù)據(jù)通路采用何種形式，硬件電路如何連接？采用何種串行工作方式？約定：串行工作方式1雙機(jī)異步通信接口電路若fosc=11.0592MHZ,取SMOD=0，根據(jù)波特率的計(jì)算公式也可以通過查表，確定X=F4H?？汕蟮糜?jì)數(shù)初值X為：（2）數(shù)據(jù)傳送的波特率是多少？約定：2400bps（4）雙方如何取得聯(lián)絡(luò)？約定：甲機(jī)向乙機(jī)發(fā)送一個(gè)E1作為聯(lián)絡(luò)信號(hào)，表示請(qǐng)求通信乙機(jī)收到E1信號(hào)后，回答一個(gè)E2作為應(yīng)答信號(hào)，表示通信（3）如何檢驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性？約定：采用累加和檢驗(yàn)（代碼和檢驗(yàn)）累加和檢驗(yàn)：發(fā)送方對(duì)所發(fā)送的數(shù)據(jù)塊求和，并將“檢驗(yàn)和”附加到數(shù)據(jù)塊末尾，也發(fā)送給接收方。接收方接收數(shù)據(jù)時(shí)，也是先對(duì)數(shù)據(jù)塊求和，將所得結(jié)果與發(fā)送方的“檢驗(yàn)和”進(jìn)行比較，若兩者相同，表示傳送正確，若不相同表示傳送出了差錯(cuò)。（5）雙方通信如何結(jié)束？約定：乙機(jī)如果接收的數(shù)據(jù)正確，向甲機(jī)發(fā)送00H信號(hào)，表示結(jié)束雙方的通信。乙機(jī)如果接收的數(shù)據(jù)不正確，向甲機(jī)發(fā)送非00H信號(hào)，表示數(shù)據(jù)出錯(cuò)，要求甲機(jī)重新發(fā)送。3、編寫程序在編寫程序之前，要分別給出甲機(jī)和乙機(jī)的流程圖，根據(jù)流程圖編寫甲機(jī)和乙機(jī)的通信程序。甲機(jī)通信流程圖乙機(jī)通信流程圖ASTART：CLREAMOVTMOD，#20HMOVTH1，#0F4HMOVTL1，#0F4HMOVPCON，#00HSETBTR1MOVSCON，#50HALOOP1：MOVSBUF，#0E1HJNBTI，$

CLRTIJNBRI，$

CLRRIMOVA，SBUFXRLA，#0E2H

JNZALOOP1ALOOP3：MOVSBUF，@R0

MOVA，R6ADDA，@R0MOVR6，A

INCR0JNBTI，$CLRTIDJNZR7，ALOOP3

MOVSBUF，R6JNBTI，$CLRTIJNBRI，$

CLRRIMOVA，SBUFJNZALOOP2

RET甲機(jī)發(fā)送程序清單（采用查詢方式）ALOOP2:MOVR0，#40H

MOVR7，#10HMOVR6，#00HBSTART：CLREAMOVTMOD，#20HMOVTH1，#0F4HMOVTL1，#0F4HMOVPCON，#00HSETBTR1MOVSCON，#50HBLOOP1：JNBRI，$CLRRIMOVA，SBUFXRLA，#0E1H

JNZBLOOP1

MOVSBUF，#0E2H

JNBTI，$CLRTIBLOOP2：MOVR0，#40H

MOVR7，#10H

MOVR6，#00HBLOOP3：JNBRI，$CLRRIMOVA，SBUFMOV@R0，A

INCR0ADDA，R6

MOVR6，ADJNZR7，BLOOP3JNBRI，$CLRRIMOVA，SBUFXRLA，R6

JZEND1

MOVSBUF，#0FFH

JNBTI，$

CLRTIAJMPBLOOP2END1：MOVSBUF，#00HRET乙機(jī)接收程序清單（采用查詢方式）8.5.4多機(jī)通信多機(jī)通信是指一臺(tái)主機(jī)和多臺(tái)從機(jī)之間的通信。通常單片機(jī)的多機(jī)通信采用主從式多機(jī)通信方式。在這種方式中，只有一臺(tái)主機(jī)，有多臺(tái)從機(jī)。主機(jī)發(fā)送的信息可以傳到各個(gè)從機(jī)或指定的從機(jī)，各從機(jī)發(fā)送的信息只能被主機(jī)接收。主要問題:怎樣識(shí)別地址?怎樣維持主機(jī)與指定從機(jī)之間的通信?1.多機(jī)通信連接電路在串行方式2或方式3條件下，可實(shí)現(xiàn)一臺(tái)主機(jī)和多臺(tái)從機(jī)之間的通信，其連接電路如圖所示。2.多機(jī)通信原理

多機(jī)通信時(shí)，主機(jī)向從機(jī)發(fā)送的信息分為地址幀和數(shù)據(jù)幀兩類，以可編程第9位TB8作區(qū)分標(biāo)志:TB8=0，表示數(shù)據(jù)；TB8=1，表示地址。多機(jī)通信充分利用了80C51串行控制寄存器SCON中的多機(jī)通信控制位SM2的特性。當(dāng)SM2=1時(shí)，CPU接收的前8位數(shù)據(jù)是否送入SBUF取決于接收的第9位RB8的狀態(tài)：若RB8=1，將接收到的前8位數(shù)據(jù)送入SBUF,并置位RI產(chǎn)生中斷請(qǐng)求；若RB8=0，則接收到的前8位數(shù)據(jù)丟棄。即當(dāng)從機(jī)SM2=1時(shí)，從機(jī)只能接收主機(jī)發(fā)送的地址幀(RB8=1)，對(duì)數(shù)據(jù)幀(RB8=0)不予理睬。當(dāng)從機(jī)SM2=0時(shí)，從機(jī)可接收主機(jī)發(fā)送的所有信息。

通信開始時(shí)，主機(jī)首先發(fā)送地址幀。由于各從機(jī)的SM2=1和RB8=1，所以各從機(jī)均能接收到地址幀，分別發(fā)出串行接收中斷請(qǐng)求，通過串行中斷服務(wù)程序來判斷主機(jī)發(fā)送的地址與本從機(jī)地址是否相符。如果相符，則把自身的SM2清0，以準(zhǔn)備接收隨后傳送來的數(shù)據(jù)幀。其余從機(jī)由于地址不符，則仍保持SM2=1狀態(tài)，因而不能接收主機(jī)傳送來的數(shù)據(jù)幀。這就是多機(jī)通信中主、從機(jī)一對(duì)一的通信情況。這種通信只能在主、從機(jī)之間進(jìn)行，如果想在兩個(gè)從機(jī)之間進(jìn)行通信，則要通過主機(jī)作中介才能實(shí)現(xiàn)。3.多機(jī)通信過程（1）主、從機(jī)工作于方式2或方式3，主機(jī)置SM2=0，REN=1;從機(jī)置SM2=1，REN=1。（2）主機(jī)置位TB8=1，向從機(jī)發(fā)送尋址地址幀，各從機(jī)因滿足接收條件(SM2=1,RB8=1)，從而接收到主機(jī)發(fā)來的地址，并與本機(jī)地址進(jìn)行比較。（3）地址一致的從機(jī)（被尋址機(jī)）將SM2清0，并向主機(jī)返回地址，供主機(jī)核對(duì)。地址不一致的從機(jī)（未被尋址機(jī)）保持SM2=1。（4）主機(jī)核對(duì)返回的地址，若與此前發(fā)出的地址一致則準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)；若不一致則返回(2)重新發(fā)送地址幀。（5）主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，此時(shí)主機(jī)的TB8=0，只有被選中的那臺(tái)從機(jī)能接收到該數(shù)據(jù)。其他從機(jī)則舍棄該數(shù)據(jù)。（6）本次通信結(jié)束后，從機(jī)重新置SM2=1，等待下次通信。4.多機(jī)通信實(shí)現(xiàn)方法（1）有關(guān)通信協(xié)議的幾條規(guī)定①從機(jī)地址為00H～FEH，即允許接255臺(tái)從機(jī)。②“地址”FFH是對(duì)所有從機(jī)都起作用的一條控制命令，命令使被尋址從機(jī)恢復(fù)SM2=1的狀態(tài)。

③假定主機(jī)發(fā)送的控制命令代碼為：00H——主機(jī)發(fā)送從機(jī)接收命令；01H——從機(jī)發(fā)送主機(jī)接收命令；其它為非法命令。④從機(jī)狀態(tài)字格式如下：

D7D6D5D4D3D2D1D0ERR00000TRDYRRDYERR=1，表示收到非法指令；

TRDY=1，表示發(fā)送準(zhǔn)備就緒；

RRDY=1，表示接收準(zhǔn)備就緒。（2）軟件設(shè)計(jì)

主機(jī)和從機(jī)程序都以子程序形式出現(xiàn)，所不同的是在這里設(shè)從機(jī)采用中斷的方式。在調(diào)用主機(jī)子程序之前，應(yīng)先準(zhǔn)備好R0、R1、R2、R3和R4中的參數(shù)。主機(jī)中寄存器的分配：R0：主機(jī)接收數(shù)據(jù)塊首址；R1：主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)塊首址；R2：被尋址的從機(jī)地址；R3：主機(jī)發(fā)出的指令；R4：數(shù)據(jù)塊長度。主機(jī)串行口設(shè)為方式3，允許接收，并置TB8為1，故控制字為11011000B=D8H。

從機(jī)采用中斷的方式，即接收到地址幀后就進(jìn)行串行口中斷申請(qǐng)。CPU響應(yīng)后，進(jìn)入中斷服務(wù)程序。從機(jī)串行口的初始化、定時(shí)器初始化和中斷初始化等都在從機(jī)主程序中完成。從機(jī)串行口中斷服務(wù)參考程序中SLAVE為本機(jī)地址，并用F0和PSW.1作為本從機(jī)發(fā)送和接收準(zhǔn)備就緒的狀態(tài)位。即：F0中為1表示從機(jī)發(fā)送準(zhǔn)備就緒，PSW.1=1為本機(jī)已準(zhǔn)備好接收。

從機(jī)中寄存器的分配：R0：存放發(fā)送數(shù)據(jù)塊始址R1：存放接收數(shù)據(jù)塊始址R2：存放發(fā)送數(shù)據(jù)塊長度R3：存放接收數(shù)據(jù)塊長度MOVSCON,#OD8H;串行口初始化MSIO1:MOVA,R2MOVSBUF,A;啟動(dòng)發(fā)送,發(fā)送從機(jī)地址JNBRI,＄;等待從機(jī)回答CLRRI;從機(jī)回答后清RIMOVA,SBUF;取從機(jī)地址XRLA,R2;核對(duì)地址JZMSIO3;相符轉(zhuǎn)MSI03MSIO2:MOVSBUF,#OFFH;準(zhǔn)備重發(fā)地址SETBTB8;設(shè)地址幀標(biāo)志SJMPMSIO1;重發(fā)地址MSIO3:CLRTB8;準(zhǔn)備發(fā)送指令MOVSBUF,R3;發(fā)出指令JNBRI,＄;等待從機(jī)回答CLRRI;從機(jī)回答后清RIMOVA,SBUF;取應(yīng)答信息JNBACC.7,MSIO4;核對(duì)指令接收是否出錯(cuò)SJMPMSIO2;指令出錯(cuò),重發(fā)主機(jī)程序

MSIO4:CJNER3,#00H,MSIO5;若為發(fā)送指令,則轉(zhuǎn)發(fā)送程序段JNBACC.0,MSIO2;從機(jī)未準(zhǔn)備好接收,重新聯(lián)絡(luò)STX:MOVSBUF,@R1;從機(jī)準(zhǔn)備好,開始發(fā)送JNBTI,＄;等待發(fā)送結(jié)束CLRTI;清TI,準(zhǔn)備發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)INCR1;修改指針DJNZR4,STX;未完,繼續(xù)RET;發(fā)送完,返回MSIO5:JNBACC.1,MSIO2;從機(jī)未準(zhǔn)備好發(fā)送,重新聯(lián)絡(luò)SRX:JNBRI,＄;等待接收完畢CLRRI;清RI,為下次接收準(zhǔn)備MOVA,SBUF;取出收到的數(shù)據(jù)MOV@R0,A;存入數(shù)據(jù)INCR0;修改指針DJNZR4,SRX;未完,繼續(xù)RET;接收完畢,返回主機(jī)程序

ORG1000HSTART:MOVTMOD,#20H；定時(shí)器T1為方式2 MOVTH1,#0F4H ；波特率為1200bps MOVTL1,#0F4H