單片機(jī)原理及應(yīng)用設(shè)計(jì)（第二版）課件第七章

第7章單片機(jī)的串行通信通信方式7.1串行通信的概念

7.1.1異步通信與同步通信

并行通信方式—空間上區(qū)分各位數(shù)據(jù)

及聯(lián)絡(luò)控制信號(hào)。占

用傳輸線多，速度快。串行通信方式—時(shí)間上區(qū)分各位數(shù)據(jù)

及聯(lián)絡(luò)控制信號(hào)。占

用傳輸線少，速度慢。一、串行通信方式

----信息傳輸在一個(gè)方向上只占用一跟通信線，它既作為數(shù)據(jù)線，又作為聯(lián)絡(luò)線。信息格式上分異步通信方式—按字符傳輸同步通信方式—按數(shù)據(jù)塊傳輸1.異步通信方式01停止位起始位低位高位7或8位數(shù)據(jù)位奇偶校驗(yàn)停止位第N個(gè)字符第N-1個(gè)字符2．同步通信SYNC（SynchronousDataCommunication）

在同步通信中，數(shù)據(jù)或字符開(kāi)始處是用一同步字符來(lái)指示（一般約定為1～2個(gè)字符），以實(shí)現(xiàn)發(fā)送端和接收端同步，一旦檢測(cè)到約定同步字符，下面就連續(xù)按順序接收數(shù)據(jù)。7.1.2串行通信的波特率波特率（bandrate）是異步通信中數(shù)據(jù)傳送速率的單位，其意義是每秒傳送多少位二進(jìn)制數(shù)。例如：數(shù)據(jù)傳送的速率為120個(gè)字符每秒，每個(gè)字符由1個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位和1個(gè)停止位組成，則其傳送波特率為：10b×120／s＝1200b／s＝1200波特7.1.3串行通信的方式按照數(shù)據(jù)傳送方向，串行通信可分為半雙工（halfduplex）制式和全雙工（fullduplex）制式。1．半雙工制式在半雙工制式下，甲機(jī)和乙機(jī)之間只有一個(gè)通信回路，接收和發(fā)送不能同時(shí)進(jìn)行，只能分時(shí)發(fā)送和接收。2．全雙工制式在全雙工制式下，甲、乙兩機(jī)之間數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收可以同時(shí)進(jìn)行，稱(chēng)為全雙工傳送。不管哪種形式的串行通信，在兩機(jī)之間均應(yīng)有共地線。

7.2單片機(jī)串行的通信原理及工作方式7.2.1單片機(jī)串行口的結(jié)構(gòu)主要由兩個(gè)數(shù)據(jù)緩沖寄存器SBUF和一個(gè)輸入移位寄存器，以及一個(gè)串行控制寄存器SCON等組成。

7.2.2單片機(jī)串行口的控制

1．串行口控制寄存器SCON（1）SM0、SM1：串行口工作方式選擇位。（2）SM2：在方式2和方式3中主要用于多機(jī)通信控制。（3）REN：串行接收允許位。由軟件置位或清除。軟件置1時(shí)，串行口允許接收，清零后禁止接收。（4）TB8：發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位。雙機(jī)通信時(shí)它可作奇偶校驗(yàn)位；在多機(jī)通信中可作為區(qū)別地址幀或數(shù)據(jù)幀的標(biāo)識(shí)位。（5）RB8：在方式2和方式3中是接收的第9位數(shù)據(jù)。（6）TI：發(fā)送中斷標(biāo)志位。。（7）RI：接收中斷標(biāo)志位。2．專(zhuān)用寄存器PCONPCON的各位的定義和功能如下：當(dāng)SMOD＝l時(shí)，方式1、2、3的波特率加倍，否則不加倍。

7.2.3單片機(jī)串行口的工作方式1．方式0串行接口工作方式0為同步移位寄存器方式，多用于I/O口的擴(kuò)展，其波特率是固定的，為fosc/12。TXD引腳輸出同步移位脈沖，RXD引腳串行輸入/輸出。2．方式1在方式l時(shí)，串行口被設(shè)置為波特率可變的8位異步通信接口。發(fā)送/接收1幀數(shù)據(jù)為10位，其中1位起始位、8位數(shù)據(jù)位（先低位后高位）和1位停止位。

3．方式2串行口工作為方式2時(shí)，被定義為9位異步通信接口。發(fā)送/接收1幀數(shù)據(jù)為11位，其中1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位控制/校驗(yàn)位和1位停止位?？刂?校驗(yàn)位為第9位數(shù)據(jù)。4．方式3方式3為波特率可變的11位異步通信方式，除了波特率有所區(qū)別之外，其余同方式2。5．串行通信的波特率（1）方式0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的波特率在方式2下，通信波特率為fosc/32或fosc/64，根據(jù)特殊功能寄存器PCON中SMOD位的狀態(tài)來(lái)決定串行口在那個(gè)波特率下工作。選擇公式為：（3）方式1或方式3的波特率在這兩種方式下，串行口波特率是由定時(shí)器的溢出率決定的，因而波特率是可變的。波特率的公式為：式中：K為定時(shí)器T1的位數(shù)。7.3單片機(jī)串行口的應(yīng)用7.3.1串行口擴(kuò)展顯示器例：用8位串入并出移位寄存器74HC164擴(kuò)展顯示器。功能：把數(shù)據(jù)從顯示緩沖區(qū)送到數(shù)碼管。入口：將要顯示的數(shù)放在以DIS0為首的8個(gè)單元中。

出口：把預(yù)置的數(shù)輸出以更新原有的顯示。

MOV R2，＃08H ；顯示8個(gè)數(shù)碼管

MOV R0，＃DIS7 ；顯示緩沖區(qū)未地址送入R0DL0：MOV A，＠R0 ；取要顯示數(shù)作查表偏移量

MOV DPTR，＃TAB ；指向字形表首

MOVC A，＠A＋DPTR；查表得字形碼

MOV SBUF，A ；發(fā)送顯示DL1：JNB TI，DL1 ；等待發(fā)送完一幀CLR TI ；清中斷標(biāo)志，準(zhǔn)備繼續(xù)發(fā)送

DEC R0 ；更新顯示單元

DJNZ R2，DL0 ；重復(fù)顯示所有數(shù)碼管TAB：DB0C0H，0F9H，0A4H，0B0H，99H；0，1，2，3，4，

DB92H，82H，0F8H，80H，90H；5，6，7，8，9，

DB88H，83H，0C6H，0A1H，86H；A，B，C，D，E，

DB8EH，0BFH，8CH，0FFH；F，－，P，暗7.3.2串行口擴(kuò)展的鍵盤(pán)在方式0下，串行口作同步移位寄存器用，以8位數(shù)據(jù)為一幀，先發(fā)送或接收最低位，每個(gè)機(jī)器周期發(fā)送或接收一位，故其波特率是固定的，為fosc／12。串行數(shù)據(jù)由RXD（P3.0）端輸入或輸出。

ORG 0050HMAIN MOV SCON，#10H；設(shè)置串行口為方式0SETB P1.1 ；啟動(dòng)74LS165的并行輸入開(kāi)關(guān)量 CLR P1.1 ；啟動(dòng)74LS165的串行輸出LOOP：JNB RI，LOOP ；等待接收完嗎？ CLR RI ；清除接收中斷標(biāo)志位 MOV A，SBUF ；讀入鍵盤(pán)號(hào) MOV R2，A JNB ACC.0，TZH1 ；判斷如果為1號(hào)鍵 JNB ACC.1，TZH2 ；判斷如果為2號(hào)鍵 JNB ACC.2，TZH3 ；判斷如果為3號(hào)鍵 JNB ACC.3，TZH4 ；判斷如果為4號(hào)鍵 JNB ACC.4，TZH5 ；判斷如果為5號(hào)鍵 JNB ACC.5，TZH6 ；判斷如果為6號(hào)鍵 JNB ACC.6，TZH7；判斷如果為7號(hào)鍵 JNB ACC.7，TZH8 ；判斷如果為8號(hào)鍵 AJMP MAIN ；沒(méi)鍵按下，轉(zhuǎn)起始…TZH1：LCALL CHX1 ；調(diào)子程序 AJMP MAIN…TZH8：LCALL CHX8 AJMP MAIN…CHX1：… ；1號(hào)子程序CHX2：… ；2號(hào)子程序 …CHX8：… ；8號(hào)子程序END7.3.3雙機(jī)通信

編程使乙機(jī)從甲機(jī)接收16個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)塊，并存入片外3000H～300FH單元。接收過(guò)程中要求判奇偶校驗(yàn)標(biāo)志RB8。若出錯(cuò)則置F0標(biāo)志為1，若正確則置F0標(biāo)志為0，然后返回。例：編程把甲機(jī)片內(nèi)RAM50H～5FH單元中的數(shù)據(jù)塊從串行口輸出。定義在方式3下發(fā)送，TB8作奇偶校驗(yàn)位。采用定時(shí)器1方式2作波特率發(fā)生器，波特率為1200波特，fosc＝11．0592MHz，預(yù)置值TH1＝0E8H。發(fā)送子程序如下：

MOV TMOD，#20H ；設(shè)置定時(shí)器1為方式2MOV TL1，＃0E8H ；設(shè)預(yù)置值

MOV TH1，＃0E8HMOV SCON，＃0C0H ；設(shè)置串行口為方式3MOV PCON，＃00H ；SMOD＝0SETB TRI ；啟動(dòng)定時(shí)器1MOV R0，#50H ；設(shè)數(shù)據(jù)塊指針

MOV R7，＃10H ；設(shè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度10HTRS：MOV A，＠R0；取數(shù)據(jù)送至AMOV C，PMOV TB8，C ；奇偶位P送至TB8MOV SBUF，A ；啟動(dòng)發(fā)送WAIT：JNB TI，$ ；判1幀是否發(fā)送完

CLR TIINC R0 ；更新數(shù)據(jù)單元DJNZ R7，TRS ；循環(huán)發(fā)送至結(jié)束接收子程序編程如下：

MOV TMOD，＃20H ；設(shè)置定時(shí)器1為方式2MOV TL1，＃0E8H ；設(shè)預(yù)置值

MOV TH1，＃0E8HMOV SCON，＃0C0H ；設(shè)置串行口為方式3MOV PCON3，＃00H ；SMOD＝0SETB TR1 ；啟動(dòng)定時(shí)器1MOV DPTR，＃3000H ；設(shè)置數(shù)據(jù)塊指針

MOV R7，＃10H ；設(shè)數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度

SETB REN ；允許接收WAIT：JNB RI，$ ；判1幀是否接收完

CLR RI

MOV A，SBUF ；讀入1幀數(shù)據(jù)

JNB PSW.0，PZ ；奇偶位P為0則跳轉(zhuǎn)

JNB RB8，ERR ；P＝l，RB8＝0則出錯(cuò)

SJMP YES ；二者全為1則正確PZ：

JB RB8，ERR ；P＝0，RB8＝l則出錯(cuò)YES：

MOVX＠DPTR，A ；正確，存放數(shù)據(jù)

INC DPTR ；修改地址指針

DJNZR7，WAIT ；判斷數(shù)據(jù)塊接收完否

CLR PSW.5 ；接收正確且接收完清F0標(biāo)志

RET ；返回ERR：SETB PSW.5 ；出錯(cuò)則置F0標(biāo)志為“l(fā)”RET ；返回

7.3.4多機(jī)通信多機(jī)通信的實(shí)現(xiàn)，主要靠主、從機(jī)之間正確地設(shè)置與判斷多機(jī)通信控制位SM2和發(fā)送或接收的第9數(shù)據(jù)位（D8）。以下簡(jiǎn)述如何實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信。

多機(jī)之間的通信過(guò)程可歸納如下：（1）主、從機(jī)均初始化為方式2或方式3，置SM2＝1，允許中斷。（2）主機(jī)置TB8＝1，發(fā)送要尋址的從機(jī)地址。（3）所有從機(jī)均接收主機(jī)發(fā)送的地址，并進(jìn)行地址比較。（4）被尋址的從機(jī)確認(rèn)地址后，置本機(jī)SM2＝0，向主機(jī)返回地址，供主機(jī)核對(duì)。（5）核對(duì)無(wú)誤后，主機(jī)向被尋址的從機(jī)發(fā)送命令，通知從機(jī)接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。（TB8＝0）（6）通信只能在主、從機(jī)之間進(jìn)行，兩個(gè)從機(jī)之間的通信需通過(guò)主機(jī)作中介。（7）本次通信結(jié)束后，主、從機(jī)重置SM2＝1，主機(jī)可再對(duì)其他從機(jī)尋址。例：主機(jī)向02號(hào)從機(jī)發(fā)送50H～5FH中的數(shù)據(jù)；02號(hào)從機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)放到內(nèi)RAM30H～

3FH單元中。主機(jī)程序：ORG0030HMAIN：MOV SCON，＃98HM1：MOV SBUF，＃02HL1：JNBTI，$CLR TIJNBRI，$MOVA,SUBFXRLA,#02HJZRHTAJMPM1RHT：CLRTB8MOVR0，＃50HM1：MOV R7，＃10HL3：MOVA，@R0MOVSBUF，AJNBTI，$CLR TIINCR0DJNZR7,L3AJMPMAINEND從機(jī)程序：ORG0030HMAIN：MOVR0，＃30HMOVR6，＃10HSI：MOVSCON，