单片机原理及应用 教学课件 作者 林毓梁 主编 第8章 串行通信.ppt

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1、8.1串行通信基本知识8.289S51串行口结构与控制8.389S51串行口工作方式8.4串行口应用举例第八章串行通信8.1串行通信的基本知识1、串行通信的基本概念并行和串行并行通信的优点是速度快，效率高，确点是不适合远距离通信。串行通信刚好相反。单工、半双工和全双工单工：信息只能沿着一个方向传播半双工：信息可以沿一条线双向传播，但不能同时实现双向传播。全双工：使用两条独立的数据通道，收发可同时进行。同步方式和异步方式(1)同步方式是将一大批数据分成几个数据块,数据块之间用同步字符予以隔开,而传输的各位二进制码之间都没有间隔。其基本特征是发送与接

2、收时钟始终保持严格同步。(2）异步通信是按帧传送数据,它利用每一帧的起、止信号来建立发送与接收之间的同步,每帧内部各位均采用固定的时间间隔,但帧与帧之间的时间间隔是随机的。其基本特征是每个字符必须用起始位和停止位作为字符开始和结束的标志,它是以字符为单位一个个地发送和接收的。8.2串行口的结构与控制1.数据缓冲器SBUF串行口缓冲器SBUF是可直接寻址的特殊功能寄存器,其内部RAM字节地址是99H。在物理上,它对应着两个独立的寄存器,一个发送寄存器,一个接收寄存器。发送时,就是CPU写SBUF的时候（51系列单片机没有专门的启动发送状态的指令）

3、;接收时,就是读取SBUF的过程,接收寄存器是双缓冲的,以避免在接收下一帧数据之前,CPU未能及时响应接收器的中断,没有把上一帧数据读走,而产生两帧数据重叠的问题。2.串行口控制寄存器SCONSCON用于控制和监视串行口的工作状态,其各位定义如图5.3所示。相应的各位功能介绍如下:SM0、SM1:用于定义串行口的操作模式,两个选择位对应4种模式,见表6.2。其中fOSC是振荡器频率,UART为通用异步接收和发送器的英文缩写。SM2:多机通信时的接收允许标志位。在模式2和3中,若SM2=1,且接收到的第9位数据（RB8）是0,则接收中断标志（R

4、I）不会被激活。在模式1中,若SM2=1且没有接收到有效的停止位,则RI不会被激活。在模式0中,SM2必须是0。串行口操作模式选择SM0SM1模　式功能波　特　率000110110101同步移位寄存器8位UART9位UART9位UARTfOSC/12可变(T1溢出率)fOSC/64或fOSC/32可变(T1溢出率)3.电源控制寄存器PCON特殊功能寄存器PCON中,只有一位（最高位）SMOD与串行口的工作有关,该位是串行口波特率系数的控制位:SMOD=1时,波特率加倍,否则不加倍。PCON的地址为87H,不可位寻址,因此初始化时需要字节传送。一

5、、波特率串行口每秒钟发送或接收的数据位数称为波特率。假设发送一位数据所需时间为T,则波特率为1/T。(1)模式0的波特率等于单片机晶振频率的1/12,即每个机器周期接收或发送一位数据。(2)模式2的波特率与电源控制器PCON的最高位SMOD的写入值有关:即SMOD=0,波特率为(1/64)fOSC;SMOD=1,波特率为（1/32）fOSC。8.389S51串行口的工作方式(3)模式1和模式3的波特率除了与SMOD位有关之外,还与定时器T1的溢出率有关。定时器T1作为波特率发生器,常选用定时方式2（8位重装载初值方式）,并且禁止T1中断

6、。此时TH1从初值计数到产生溢出,它每秒钟溢出的次数称为溢出率。于是定时器T1产生的常用波特率假设某MCS-51单片机系统,串行口工作于模式3,要求传送波特率为1200Hz,作为波特率发生器的定时器T1工作在方式2时,请求出计数初值为多少？设单片机的振荡频率为6MHz。因为串行口工作于模式3时的波特率为所以当SMOD=0时,初值TH1=256-6×106/(1200×12×32/1)=243=0F3H当SMOD=1时,初值TH1=256-6×106/（1200×12×32/2)=230=0E6H二、串行口工作方式模式0同步移位寄存器输入输出模

7、式，可外接移位寄存器，以扩展I/O口。(1）模式0输出状态。图6.8外接移位寄存器输出(2）模式0输入状态。当满足RI=0且REN＝0时，就启动一次接收过程。图6.9外接移位寄存器输入2.模式1串行口工作于模式1时,为波特率可变的8位异步通信接口。数据位由P3.0(RXD)端接收,由P3.1(TXD)端发送。传送一帧信息为10位:一位起始位（0）,8位数据位（低位在前）和一位停止位（1）。波特率是可变的,它取决于定时器T1的溢出速率及SMOD的状态。(1）模式1发送过程。用软件清除TI后,CPU执行任何一条以SBUF为目标寄存器的指令,就启

8、动发送过程。数据由TXD引脚输出,此时的发送移位脉冲是由定时器/计数器T1送来的溢出信号经过16或32分频而取得的。一帧信号发送完时,将