CH7單片機的串行通信技術[詳細]

1、第7章 單片機的串行通信技術,7.1 串行通信概述 7.2 串行口的結構組成及控制寄存器 7.3 串行通信工作方式及應用舉例 7.4 串行通信設計應用舉例,7.1 串行通信概述 7.1.1 數據通信 7.1.2 異步通信和同步通信 7.1.3 波特率的概念和串行通信的傳輸方向 7.2 串行口的結構組成及控制寄存器 7.3 串行通信工作方式及應用舉例 7.4 串行通信設計應用舉例,第7章 單片機的串行通信技術,常用的數據通信包括兩種形式：并行通信和串行通信。,并行通信,（1）并行方式數據的各位同時發(fā)送或同時接收。 傳送速度快，但因需要多根傳輸線，故一般只在近距離通 信中使用。,第7章 單片機的串

2、行通信技術,串行通信,（2）串行方式數據的各位依次逐位發(fā)送或接收。 傳輸速度慢，但因只需較少傳輸線，故適合于遠距離通信。,第7章 單片機的串行通信技術,7.1 串行通信概述 7.1.1 數據通信 7.1.2 異步通信和同步通信 7.1.3 波特率的概念和串行通信的傳輸方向 7.2 串行口的結構組成及控制寄存器 7.3 串行通信工作方式及應用舉例 7.4 串行通信設計應用舉例,第7章 單片機的串行通信技術,1.異步通信以字符為單位組成字符幀進行的數據傳送,在串行數據通信中，有同步通信和異步通信兩種方式。,一幀數據由起始位、數據位、可編程位和停止位構成 特點收發(fā)雙方不同步時，能夠依靠在每幀開始時的

3、不斷對齊，自行糾正偏差，故對收發(fā)雙方的時鐘精度要求較低，但因每個字節(jié)都要建立一次同步，所以工作速度較低、效率低。,第7章 單片機的串行通信技術,2.同步通訊 數據格式數據以塊為單位連續(xù)傳送。,在發(fā)一組數據時，只在開始用若干個同步字符作為雙方的號令，然后連續(xù)發(fā)送整組數據。,特點數據是以數據塊為單位連續(xù)傳送的，結構緊湊，傳輸效率高，但要求雙方有準確的時鐘，對硬件要求高。,第7章 單片機的串行通信技術,7.1 串行通信概述 7.1.1 數據通信 7.1.2 異步通信和同步通信 7.1.3 波特率的概念和串行通信的傳輸方向 7.2 串行口的結構組成及控制寄存器 7.3 串行通信工作方式及應用舉例 7.

4、4 串行通信設計應用舉例,第7章 單片機的串行通信技術,波特率為每秒鐘發(fā)送二進制數碼的位數，即b/S （位/秒）。,在串行通信中，數據傳輸速率的快慢，通過波特率來衡量。,例如： 在異步通信中傳輸速度為360字符/秒，每個字符又包含10位，則波特率為： 360字符/秒 * 10位/字符 3600 bps （波特）,標準波特率： 110、300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400 bps 等。,第7章 單片機的串行通信技術,在串行通信中，按照傳輸數據的流向，可分成三種傳輸形式：,單工通信 半雙工通信 全雙工通信 Simplex Half Duplex Full

5、Duplex,80C51 內部設有一個全雙工串行接口,收發(fā)雙方角色固定不能互換,收發(fā)雙方角色可換但需切換,收發(fā)雙方互不影響雙向通信,RXDReceive Data接收數據 TXDTransmit Data發(fā)送數據,第7章 單片機的串行通信技術,7.1 串行通信概述 7.2 串行口的結構組成及控制寄存器 7.2.1串行口的結構組成 7.2.2串行口控制寄存器 7.3 串行通信工作方式及應用舉例 7.4 串行通信設計應用舉例,第7章 單片機的串行通信技術,若干寄存器： 兩個數據緩沖器SBUF（99H）+串行控制寄存器SCON（98H） +移位寄存器+. 。,兩個引腳：數據接收RXD(P3.0) 和

6、數據發(fā)送TXD(P3.1)。,第7章 單片機的串行通信技術,（1）發(fā)送數據過程（中斷法） 內部數據并行寫入SBUF發(fā)數據串行送出中斷標志位TI硬件置1CPU響應中斷軟件清零TI,寫入下一數據,CPU,第7章 單片機的串行通信技術,（2）接收數據的過程（中斷法） 外界數據串行送入移位寄存器數據并行送入SBUF收標志位RI硬件置1CPU響應中斷RI軟件清零,讀走數據,CPU,第7章 單片機的串行通信技術,數據傳送將串行數據按一定節(jié)拍（同步時鐘脈沖）輸出到傳輸線上，或從傳輸線上讀入。,同步時鐘信號可由系統(tǒng)時鐘或定時器產生,第7章 單片機的串行通信技術,同步時鐘和傳送數據的關系： 發(fā)送數據時，發(fā)送時鐘

7、的下降沿將數據串行移位輸出；,接收數據時，接收時鐘的上升沿開始對數據位采樣。,第7章 單片機的串行通信技術,7.1 串行通信概述 7.2 串行口的結構組成及控制寄存器 7.2.1串行口的結構組成 7.2.2串行口控制寄存器 7.3 串行通信工作方式及應用舉例 7.4 串行通信設計應用舉例,第7章 單片機的串行通信技術,(1) 串行數據緩沖器，SBUF,在物理上有兩個SBUF：一個用于發(fā)送，另一個用于接收。在邏輯上只有一個SBUF（99H）。 可根據用法區(qū)分功能：,uchar counter; 待發(fā)送存放變量 SBUF = counter; 完成一次數據發(fā)送 counter = SBUF; 完成

8、一次數據接收,CPU,第7章 單片機的串行通信技術,(2) 串口控制寄存器，SCON（98H）,SM2主要用于多機通訊：SM2=1 允許； 0禁止。 TB8（RB8）-發(fā)送（接收）數據的第9位,第7章 單片機的串行通信技術,通過SM0和SM1不同的取值，可選擇串行通信中的四種工作方式。,第7章 單片機的串行通信技術,(3) 電源控制寄存器，PCON（87H）,由定時器T1產生的同步時鐘,第7章 單片機的串行通信技術,7.1 串行通信概述 7.2 串行口的結構組成及控制寄存器 7.3 串行通信工作方式 7.3.1 方式0（八位同步移位寄存器方式） 7.3.2 方式1（十位異步收發(fā)通信模式） 7.

9、3.3 方式2、方式3數據幀格式及應用舉例 7.4 串行通信設計應用舉例,第7章 單片機的串行通信技術,八位同步移位寄存器方式用于擴展并行I/O接口,數據傳輸波特率固定為fosc/12 由RXD引腳輸入或輸出數據（低位在前,高位在后） 由TXD引腳輸出同步時鐘信號,擴展輸出口,擴展輸入口,第7章 單片機的串行通信技術,7.3.1 方式0（八位同步移位寄存器方式）,74LS164為8位串并轉換移位寄存器 DIP14 能將 串行輸入數據 轉為 并行輸出,工作原理： 1）若CLEAR端為低電平：輸出端QAQG都為0； 2）若CLEAR端為高電平，且CLOCK端出現上升沿脈沖: 則 輸出端 鎖存 輸入

10、端的電平 Q0=(A void delay() unsigned int i; /延時 for (i=0; i20000; i+) void main() unsigned char index, LED; /定義LED指針和顯示字模 SCON = 0; /設置串行模塊工作在方式0 MR = 1; / CLEAR端1，允許輸入數據 while (1) LED=0 xFE; for (index=0; index 8; index+) SBUF = LED; /控制L0燈點亮 do while(!TI); /通過TI查詢判別數據是否輸出結束 LED = (LED1) |1); /左移1位，末位置

11、1 if (LED= 0 xff) LED = 0 xfe; /若已循環(huán)一遍，準備重新開始 delay(); ,實例1參考程序,第7章 單片機的串行通信技術,實例1運行效果,第7章 單片機的串行通信技術,7.1 串行通信概述 7.2 串行口的結構組成及控制寄存器 7.3 串行通信工作方式 7.3.1 方式0（八位同步移位寄存器方式） 7.3.2 方式1（十位異步收發(fā)通信模式） 7.3.3 方式2、方式3數據幀格式及應用舉例 7.4 串行通信設計應用舉例,第7章 單片機的串行通信技術,10位數據異步通訊方式用于雙機通信,一幀信息：1個起始位(0)+8位數據位+1個停止位(1) ，其中起始位和停止

12、位是自動插入的。,第7章 單片機的串行通信技術,發(fā)送條件：由SBUF = counter即可啟動發(fā)送過程 發(fā)送完成：硬件TI置1,接收條件：在允許接收位REN=1時即可啟動接收過程 接收完成：硬件RI置1，數據SBUF,第7章 單片機的串行通信技術,通常，指定T1為波特率時鐘發(fā)生器（波特率時鐘可變）,通常選擇T1定時器方式2（取fosc為11.0592MHz）,第7章 單片機的串行通信技術,一般初始化過程,例如： SCON=0 x50; /串口設為方式1，TI和RI清零，允許接收 PCON=0 x80; /波特率加倍（2） TMOD=0 x20; /T1設為定時方式2 TH1=0 xcc; /

13、定時器初值 TL1=0 xcc; /重置的定時初值 IE=10010000B;/中斷使能（開中斷） TR1=1; /啟動T1,第7章 單片機的串行通信技術,實驗程序： 編寫一段程序，利用單片機的串行口向PC機發(fā)送字符串。,8051 單片 機,使用 串口方式1,#include #include sbit p=PSW0; char s =MSC-51 Serial Communication Bus! 我能行！; void main() char x,b=0; SCON=0 x40;/串口方式1 TMOD=0 x20; /設置T1及波特率9600 TH1=0 xFD; TL1=0 xFD; PC

14、ON=0 x00; TR1=1; x=strlen(s); for(;bx;b+) SBUF=sb; while(!TI) ; /此舉末位的”;”省略了會怎樣？ 等效于while(TI=0) TI=0; while(1) /作用是？ ,雙機通信協議 通行方式：例如異步串行通信 波特率： 例如2400b/s 發(fā)機要求發(fā)送的呼叫信號：例如10H 收機同意接收的應答信號：例如20H 收機不同意接收的應答信號：例如30H 告知數據正確的應答信號：例如0FH 通信結束標志信號：例如0AH ,第7章 單片機的串行通信技術,實例2： 要求設計一個雙機通信方案，甲機發(fā)送數據，乙機接收數據。兩機的振蕩頻率為12

15、MHz，波特率設置為2.4k，工作在串口方式1。 甲機循環(huán)發(fā)送0-15的數字，乙機接收后返回接收值。若發(fā)送值與返回值相等，繼續(xù)發(fā)送下一數字，否則重復發(fā)送當前數字。 發(fā)送值和接收值應顯示在LED數碼管上; 采用查詢法檢查收發(fā)是否完成。,第7章 單片機的串行通信技術,實例2電路原理圖,第7章 單片機的串行通信技術,實例2程序流程圖,第7章 單片機的串行通信技術,實例2參考程序,第7章 單片機的串行通信技術,實例2參考程序,第7章 單片機的串行通信技術,實例2運行效果,第7章 單片機的串行通信技術,7.1 串行通信概述 7.2 串行口的結構組成及控制寄存器 7.3 串行通信工作方式 7.3.1 方式

16、0（八位同步移位寄存器方式） 7.3.2 方式1（十位異步收發(fā)通信模式） 7.3.3 方式2、方式3數據幀格式及應用舉例 7.4 串行通信設計應用舉例,第7章 單片機的串行通信技術,方式2和方式3的數據幀都是11位用于多機通信 格式為： 一個起始位，8個數據位，一個可編程位和一個停止位,可編程位在SCON的TB8和RB8位中，用于奇偶校驗或多機通訊標識。,第7章 單片機的串行通信技術,可編程位可以由軟件置1或清0； 發(fā)送時第9位在TB8中，連同八位數據通過串口發(fā)出。 收到數據后，數據存入接收SBUF內，可編程位存入RB8中。,第7章 單片機的串行通信技術,可編程位還可用作為對接收到的數據進行校

17、驗使用；常用校驗方法： 在可編程位裝入發(fā)送數據的奇偶校驗位。例如，欲發(fā)送數據45H（01000101B），發(fā)送數據包含二進制數1的個數為奇數，因此奇偶校驗位P=1，在發(fā)送數據45H時，將P=1賦值到可編程位TB8，連同數據共同發(fā)出。 對方接收后，只要將實際數據的奇偶關系與RB8進行對比，即可知道收發(fā)過程是否有誤。,第7章 單片機的串行通信技術,方式2的波特率為固定數值：,方式3的波特率和方式1相同，是可變的：,第7章 單片機的串行通信技術,實驗程序： 編寫一段程序，利用單片機的串行口向PC機發(fā)送字符串。 要求：使用串口方式2，TB8為發(fā)送數據的奇偶校驗位。,8051 單片 機,使用 串口方式2,#include #include sbit p=PSW0; char s =“MSC-51 Serial Communication Bus! 我很行！; void main() char x,b=0; SCON=0 x90;/串口方式2 PCON=0 x00; x=strlen(s); for(;bx;b+) ACC=sb; TB8=p; /奇偶校驗位 送入 TB8 SBUF=sb; while(!TI) ; TI=0; while(1) ,本章小結, 用于串行口通信控制的