CH7單片機(jī)的串行通信技術(shù)[詳細(xì)]

1、第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),7.1 串行通信概述 7.2 串行口的結(jié)構(gòu)組成及控制寄存器 7.3 串行通信工作方式及應(yīng)用舉例 7.4 串行通信設(shè)計(jì)應(yīng)用舉例,7.1 串行通信概述 7.1.1 數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)組成及控制寄存器 7.3 串行通信工作方式及應(yīng)用舉例 7.4 串行通信設(shè)計(jì)應(yīng)用舉例,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),常用的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的各位同時(shí)發(fā)送或同時(shí)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(jī)的串

2、行通信技術(shù),串行通信,（2）串行方式數(shù)據(jù)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(yuǎn)距離通信。,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),7.1 串行通信概述 7.1.1 數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)組成及控制寄存器 7.3 串行通信工作方式及應(yīng)用舉例 7.4 串行通信設(shè)計(jì)應(yīng)用舉例,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),1.異步通信以字符為單位組成字符幀進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳送,在串行數(shù)據(jù)通信中，有同步通信和異步通信兩種方式。,一幀數(shù)據(jù)由起始位、數(shù)據(jù)位、可編程位和停止位構(gòu)成 特點(diǎn)收發(fā)雙方不同步時(shí)，能夠依靠在每幀開(kāi)始時(shí)的

3、不斷對(duì)齊，自行糾正偏差，故對(duì)收發(fā)雙方的時(shí)鐘精度要求較低，但因每個(gè)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(jī)的串行通信技術(shù),2.同步通訊 數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)以塊為單位連續(xù)傳送。,在發(fā)一組數(shù)據(jù)時(shí)，只在開(kāi)始用若干個(gè)同步字符作為雙方的號(hào)令，然后連續(xù)發(fā)送整組數(shù)據(jù)。,特點(diǎn)數(shù)據(jù)是以數(shù)據(jù)塊為單位連續(xù)傳送的，結(jié)構(gòu)緊湊，傳輸效率高，但要求雙方有準(zhǔn)確的時(shí)鐘，對(duì)硬件要求高。,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),7.1 串行通信概述 7.1.1 數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)組成及控制寄存器 7.3 串行通信工作方式及應(yīng)用舉例 7.

4、4 串行通信設(shè)計(jì)應(yīng)用舉例,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),波特率為每秒鐘發(fā)送二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，即b/S （位/秒）。,在串行通信中，數(shù)據(jù)傳輸速率的快慢，通過(guò)波特率來(lái)衡量。,例如： 在異步通信中傳輸速度為360字符/秒，每個(gè)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(biāo)準(zhǔn)波特率： 110、300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400 bps 等。,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),在串行通信中，按照傳輸數(shù)據(jù)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(nèi)部設(shè)有一個(gè)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(shù)據(jù) TXDTransmit Data發(fā)送數(shù)據(jù),第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),7.1 串行通信概述 7.2 串行口的結(jié)構(gòu)組成及控制寄存器 7.2.1串行口的結(jié)構(gòu)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(yīng)用舉例 7.4 串行通信設(shè)計(jì)應(yīng)用舉例,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),若干寄存器： 兩個(gè)數(shù)據(jù)緩沖器SBUF（99H）+串行控制寄存器SCON（98H） +移位寄存器+. 。,兩個(gè)引腳：數(shù)據(jù)接收RXD(P3.0) 和

6、數(shù)據(jù)發(fā)送TXD(P3.1)。,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),（1）發(fā)送數(shù)據(jù)過(guò)程（中斷法） 內(nèi)部數(shù)據(jù)并行寫入SBUF發(fā)數(shù)據(jù)串行送出中斷標(biāo)志位TI硬件置1CPU響應(yīng)中斷軟件清零TI,寫入下一數(shù)據(jù),CPU,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),（2）接收數(shù)據(jù)的過(guò)程（中斷法） 外界數(shù)據(jù)串行送入移位寄存器數(shù)據(jù)并行送入SBUF收標(biāo)志位RI硬件置1CPU響應(yīng)中斷RI軟件清零,讀走數(shù)據(jù),CPU,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),數(shù)據(jù)傳送將串行數(shù)據(jù)按一定節(jié)拍（同步時(shí)鐘脈沖）輸出到傳輸線上，或從傳輸線上讀入。,同步時(shí)鐘信號(hào)可由系統(tǒng)時(shí)鐘或定時(shí)器產(chǎn)生,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),同步時(shí)鐘和傳送數(shù)據(jù)的關(guān)系： 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送時(shí)鐘

7、的下降沿將數(shù)據(jù)串行移位輸出；,接收數(shù)據(jù)時(shí)，接收時(shí)鐘的上升沿開(kāi)始對(duì)數(shù)據(jù)位采樣。,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),7.1 串行通信概述 7.2 串行口的結(jié)構(gòu)組成及控制寄存器 7.2.1串行口的結(jié)構(gòu)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(yīng)用舉例 7.4 串行通信設(shè)計(jì)應(yīng)用舉例,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),(1) 串行數(shù)據(jù)緩沖器，SBUF,在物理上有兩個(gè)SBUF：一個(gè)用于發(fā)送，另一個(gè)用于接收。在邏輯上只有一個(gè)SBUF（99H）。 可根據(jù)用法區(qū)分功能：,uchar counter; 待發(fā)送存放變量 SBUF = counter; 完成一次數(shù)據(jù)發(fā)送 counter = SBUF; 完成

8、一次數(shù)據(jù)接收,CPU,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),(2) 串口控制寄存器，SCON（98H）,SM2主要用于多機(jī)通訊：SM2=1 允許； 0禁止。 TB8（RB8）-發(fā)送（接收）數(shù)據(jù)的第9位,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),通過(guò)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(jī)的串行通信技術(shù),(3) 電源控制寄存器，PCON（87H）,由定時(shí)器T1產(chǎn)生的同步時(shí)鐘,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),7.1 串行通信概述 7.2 串行口的結(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)幀格式及應(yīng)用舉例 7.4 串行通信設(shè)計(jì)應(yīng)用舉例,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),八位同步移位寄存器方式用于擴(kuò)展并行I/O接口,數(shù)據(jù)傳輸波特率固定為fosc/12 由RXD引腳輸入或輸出數(shù)據(jù)（低位在前,高位在后） 由TXD引腳輸出同步時(shí)鐘信號(hào),擴(kuò)展輸出口,擴(kuò)展輸入口,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),7.3.1 方式0（八位同步移位寄存器方式）,74LS164為8位串并轉(zhuǎn)換移位寄存器 DIP14 能將 串行輸入數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)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(xiàn)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(shí) for (i=0; i20000; i+) void main() unsigned char index, LED; /定義LED指針和顯示字模 SCON = 0; /設(shè)置串行模塊工作在方式0 MR = 1; / CLEAR端1，允許輸入數(shù)據(jù) while (1) LED=0 xFE; for (index=0; index 8; index+) SBUF = LED; /控制L0燈點(diǎn)亮 do while(!TI); /通過(guò)TI查詢判別數(shù)據(jù)是否輸出結(jié)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(zhǔn)備重新開(kāi)始 delay(); ,實(shí)例1參考程序,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),實(shí)例1運(yùn)行效果,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),7.1 串行通信概述 7.2 串行口的結(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)幀格式及應(yīng)用舉例 7.4 串行通信設(shè)計(jì)應(yīng)用舉例,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),10位數(shù)據(jù)異步通訊方式用于雙機(jī)通信,一幀信息：1個(gè)起始位(0)+8位數(shù)據(jù)位+1個(gè)停止位(1) ，其中起始位和停止

12、位是自動(dòng)插入的。,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),發(fā)送條件：由SBUF = counter即可啟動(dòng)發(fā)送過(guò)程 發(fā)送完成：硬件TI置1,接收條件：在允許接收位REN=1時(shí)即可啟動(dòng)接收過(guò)程 接收完成：硬件RI置1，數(shù)據(jù)SBUF,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),通常，指定T1為波特率時(shí)鐘發(fā)生器（波特率時(shí)鐘可變）,通常選擇T1定時(shí)器方式2（取fosc為11.0592MHz）,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),一般初始化過(guò)程,例如： SCON=0 x50; /串口設(shè)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(shè)為定時(shí)方式2 TH1=0 xcc; /

13、定時(shí)器初值 TL1=0 xcc; /重置的定時(shí)初值 IE=10010000B;/中斷使能（開(kāi)中斷） TR1=1; /啟動(dòng)T1,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),實(shí)驗(yàn)程序： 編寫一段程序，利用單片機(jī)的串行口向PC機(jī)發(fā)送字符串。,8051 單片 機(jī),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(shè)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(huì)怎樣？ 等效于while(TI=0) TI=0; while(1) /作用是？ ,雙機(jī)通信協(xié)議 通行方式：例如異步串行通信 波特率： 例如2400b/s 發(fā)機(jī)要求發(fā)送的呼叫信號(hào)：例如10H 收機(jī)同意接收的應(yīng)答信號(hào)：例如20H 收機(jī)不同意接收的應(yīng)答信號(hào)：例如30H 告知數(shù)據(jù)正確的應(yīng)答信號(hào)：例如0FH 通信結(jié)束標(biāo)志信號(hào)：例如0AH ,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),實(shí)例2： 要求設(shè)計(jì)一個(gè)雙機(jī)通信方案，甲機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，乙機(jī)接收數(shù)據(jù)。兩機(jī)的振蕩頻率為12

15、MHz，波特率設(shè)置為2.4k，工作在串口方式1。 甲機(jī)循環(huán)發(fā)送0-15的數(shù)字，乙機(jī)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(shù)字，否則重復(fù)發(fā)送當(dāng)前數(shù)字。 發(fā)送值和接收值應(yīng)顯示在LED數(shù)碼管上; 采用查詢法檢查收發(fā)是否完成。,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),實(shí)例2電路原理圖,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),實(shí)例2程序流程圖,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),實(shí)例2參考程序,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),實(shí)例2參考程序,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),實(shí)例2運(yùn)行效果,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),7.1 串行通信概述 7.2 串行口的結(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)幀格式及應(yīng)用舉例 7.4 串行通信設(shè)計(jì)應(yīng)用舉例,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),方式2和方式3的數(shù)據(jù)幀都是11位用于多機(jī)通信 格式為： 一個(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位，一個(gè)可編程位和一個(gè)停止位,可編程位在SCON的TB8和RB8位中，用于奇偶校驗(yàn)或多機(jī)通訊標(biāo)識(shí)。,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),可編程位可以由軟件置1或清0； 發(fā)送時(shí)第9位在TB8中，連同八位數(shù)據(jù)通過(guò)串口發(fā)出。 收到數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)存入接收SBUF內(nèi)，可編程位存入RB8中。,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),可編程位還可用作為對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行校

17、驗(yàn)使用；常用校驗(yàn)方法： 在可編程位裝入發(fā)送數(shù)據(jù)的奇偶校驗(yàn)位。例如，欲發(fā)送數(shù)據(jù)45H（01000101B），發(fā)送數(shù)據(jù)包含二進(jìn)制數(shù)1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，因此奇偶校驗(yàn)位P=1，在發(fā)送數(shù)據(jù)45H時(shí)，將P=1賦值到可編程位TB8，連同數(shù)據(jù)共同發(fā)出。 對(duì)方接收后，只要將實(shí)際數(shù)據(jù)的奇偶關(guān)系與RB8進(jìn)行對(duì)比，即可知道收發(fā)過(guò)程是否有誤。,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),方式2的波特率為固定數(shù)值：,方式3的波特率和方式1相同，是可變的：,第7章 單片機(jī)的串行通信技術(shù),實(shí)驗(yàn)程序： 編寫一段程序，利用單片機(jī)的串行口向PC機(jī)發(fā)送字符串。 要求：使用串口方式2，TB8為發(fā)送數(shù)據(jù)的奇偶校驗(yàn)位。,8051 單片 機(jī),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(yàn)位 送入 TB8 SBUF=sb; while(!TI) ; TI=0; while(1) ,本章小結(jié), 用于串行口通信控制的