1、项目 六 串行通信系统设计串行通信系统设计6.1 串行通信概述串行通信概述6.2 单片机的串行接口单片机的串行接口6.3 单片机通信单片机通信一、一、计算机串行通信基础计算机串行通信基础 随着多微机系统的广泛应用和计算机网络技术的普及，计算随着多微机系统的广泛应用和计算机网络技术的普及，计算机的通信功能愈来愈显得重要。机的通信功能愈来愈显得重要。计算机通信计算机通信是指计算机与外是指计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信息交换部设备或计算机与计算机之间的信息交换。通信有通信有并行通信并行通信和和串行通信串行通信两种方式。在多微机系统以及现两种方式。在多微机系统以及现代测控系统中信息的交换多采
2、用串行通信方式。代测控系统中信息的交换多采用串行通信方式。6.1 6.1 串行通信概述串行通信概述计算机通信计算机通信是将计算机技术和通信技术的相结合，完成计是将计算机技术和通信技术的相结合，完成计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信息交换算机与外部设备或计算机与计算机之间的信息交换 。可以。可以分为两大类：并行通信与串行通信。分为两大类：并行通信与串行通信。并行通信并行通信通常是将数据字节的各位用多条数据线同时进行通常是将数据字节的各位用多条数据线同时进行传送传送。并行通信并行通信控制简单、传输速度快；由于传输线较多，长距离控制简单、传输速度快；由于传输线较多，长距离传送时成本高且接收方的
3、各位同时接收存在困难传送时成本高且接收方的各位同时接收存在困难。6.1 6.1 串行通信概述串行通信概述串行通信串行通信是将数据字节分成一位一位的形式在一条传输线上逐个地传送。串行通信的特点串行通信的特点：传输线少，长距离传送时成本低，且可：传输线少，长距离传送时成本低，且可以利用电话网等现成的设备，但数据的传送控制比并行通以利用电话网等现成的设备，但数据的传送控制比并行通信复杂。信复杂。6.1 6.1 串行通信概述串行通信概述二、异步通信与同步通信二、异步通信与同步通信1、异步通信、异步通信 异步通信异步通信是指通信的是指通信的发送与接收设备使用各自的时钟发送与接收设备使用各自的时钟控制数据
4、的发送和接收过程。为使双方的收发协调，要求控制数据的发送和接收过程。为使双方的收发协调，要求发送和接收设备的时钟尽可能一致。发送和接收设备的时钟尽可能一致。6.1 6.1 串行通信概述串行通信概述 异步通信是异步通信是以字符（构成的帧）为单位进行传输以字符（构成的帧）为单位进行传输，字，字符与字符之间的间隙（时间间隔）是任意的，但每个字符与字符之间的间隙（时间间隔）是任意的，但每个字符中的各位是以固定的时间传送的，即符中的各位是以固定的时间传送的，即字符之间是异步字符之间是异步的的（字符之间不一定有（字符之间不一定有“位间隔位间隔”的整数倍的关系），的整数倍的关系），但但同一字符内的各位是同步
5、的同一字符内的各位是同步的（各位之间的距离均为（各位之间的距离均为“位间隔位间隔”的整数倍）。的整数倍）。6.1 6.1 串行通信概述串行通信概述异步通信的数据格式异步通信的数据格式异步通信的特点异步通信的特点：不要求收发双方时钟的严格一致，实：不要求收发双方时钟的严格一致，实现容易，设备开销较小，但每个字符要附加现容易，设备开销较小，但每个字符要附加23位用于位用于起止位，各帧之间还有间隔，因此传输效率不高。起止位，各帧之间还有间隔，因此传输效率不高。6.1 6.1 串行通信概述串行通信概述2、同步通信、同步通信同步通信时要建立发送方时钟对接收方时钟的直接控制，同步通信时要建立发送方时钟对接
6、收方时钟的直接控制，使双方达到完全同步。此时，传输数据的位之间的距离均使双方达到完全同步。此时，传输数据的位之间的距离均为为“位间隔位间隔”的整数倍，同时传送的字符间不留间隙，即的整数倍，同时传送的字符间不留间隙，即保持位同步保持位同步关系，关系，也保持字符同步也保持字符同步关系。发送方对接收方关系。发送方对接收方的同步可以通过两种方法实现。的同步可以通过两种方法实现。外同步外同步 自同步自同步6.1 6.1 串行通信概述串行通信概述面向字符的同步格式面向字符的同步格式：此时，传送的数据和控制信息都必须由规定的字符集此时，传送的数据和控制信息都必须由规定的字符集（如（如ASCIIASCII码）
7、中的字符所组成。图中码）中的字符所组成。图中帧头为帧头为1 1个或个或2 2个同个同步字符步字符SYNSYN（ASCIIASCII码为码为16H16H）。）。SOHSOH为序始为序始字符（字符（ASCIIASCII码码为为01H01H），表示标题的开始，），表示标题的开始，标题标题中包含源地址、目标地中包含源地址、目标地址和路由指示等信息。址和路由指示等信息。STXSTX为文始为文始字符（字符（ASCIIASCII码为码为02H02H），），表示传送的数据块开始。表示传送的数据块开始。数据块数据块是传送的正文内容，由是传送的正文内容，由多个字符组成。数据块后面是多个字符组成。数据块后面是组终字
8、符组终字符ETBETB（ASCIIASCII码为码为17H17H）或）或文终字符文终字符ETXETX（ASCIIASCII码为码为03H03H）。然后是）。然后是校验码校验码。典型的面向字符的同步规程如典型的面向字符的同步规程如IBMIBM的二进制同步规程的二进制同步规程BSCBSC。6.1 6.1 串行通信概述串行通信概述面向位的同步格式面向位的同步格式 此时，将数据块看作数据流，并用序列此时，将数据块看作数据流，并用序列0111111001111110作为开作为开始和结束标志。为了避免在数据流中出现序列始和结束标志。为了避免在数据流中出现序列0111111001111110时引时引起的混乱
9、，发送方总是在其发送的数据流中每出现起的混乱，发送方总是在其发送的数据流中每出现5 5个连续的个连续的1 1就插入一个附加的就插入一个附加的0 0；接收方则每检测到；接收方则每检测到5 5个连续的个连续的1 1并且其并且其后有一个后有一个0 0时，就删除该时，就删除该0 0。典型的面向位的同步协议如典型的面向位的同步协议如ISOISO的高级数据链路控制规程的高级数据链路控制规程HDLCHDLC和和IBMIBM的同步数据链路控制规程的同步数据链路控制规程SDLCSDLC。同步通信的特点同步通信的特点是以特定的位组合是以特定的位组合“01111110”01111110”作为帧作为帧的开始和结束标志
10、，所传输的一帧数据可以是任意位。所以的开始和结束标志，所传输的一帧数据可以是任意位。所以传输的效率较高，但实现的硬件设备比异步通信复杂。传输的效率较高，但实现的硬件设备比异步通信复杂。6.1 6.1 串行通信概述串行通信概述三、串行通信的传输方向三、串行通信的传输方向1、单工、单工单工单工是指数据传输仅能沿是指数据传输仅能沿一个方向一个方向，不能实现反向传输。，不能实现反向传输。2、半双工、半双工半双工半双工是指数据传输可以沿是指数据传输可以沿两个方向两个方向，但需要分时进行。，但需要分时进行。3、全双工、全双工全双工全双工是指数据可以是指数据可以同时进行双向同时进行双向传输。传输。单工单工
11、半双工半双工 全双工全双工6.1 6.1 串行通信概述串行通信概述四、信号的调制与解调四、信号的调制与解调 利用调制器（利用调制器（ModulatorModulator）把数字信号转换成模拟信把数字信号转换成模拟信号号，然后送到通信线路上去，再由解调器（，然后送到通信线路上去，再由解调器（DemodulatorDemodulator）把从通信线路上收到的把从通信线路上收到的模拟信号转换成数字信号模拟信号转换成数字信号。由于通。由于通信是双向的，调制器和解调器合并在一个装置中，这就是信是双向的，调制器和解调器合并在一个装置中，这就是调制解调器调制解调器MODEMMODEM。6.1 6.1 串行通
12、信概述串行通信概述五、串行通信的错误校验五、串行通信的错误校验 1 1、奇偶校验奇偶校验在发送数据时，数据位尾随的在发送数据时，数据位尾随的1 1位为奇偶校验位（位为奇偶校验位（1 1或或0 0）。奇校验时，数）。奇校验时，数据中据中“1”1”的个数与校验位的个数与校验位“1”1”的个数之和应为奇数；偶校验时，数据中的个数之和应为奇数；偶校验时，数据中“1”1”的个数与校验位的个数与校验位“1”1”的个数之和应为偶数。接收字符时，对的个数之和应为偶数。接收字符时，对“1”1”的个数进行校验，若发现不一致，则说明传输数据过程中出现了差错。的个数进行校验，若发现不一致，则说明传输数据过程中出现了差
13、错。3 3、循环冗余校验、循环冗余校验这种校验是通过某种数学运算实现有效信息与校验位之间的循环校验，这种校验是通过某种数学运算实现有效信息与校验位之间的循环校验，常用于对磁盘信息的传输、存储区的完整性校验等。这种校验方法纠错常用于对磁盘信息的传输、存储区的完整性校验等。这种校验方法纠错能力强，广泛应用于同步通信中。能力强，广泛应用于同步通信中。2 2、代码和校验、代码和校验代码和校验是发送方将所发数据块求和（或各字节异或），产生一个字节代码和校验是发送方将所发数据块求和（或各字节异或），产生一个字节的校验字符（校验和）附加到数据块末尾。接收方接收数据同时对数据块的校验字符（校验和）附加到数据块
14、末尾。接收方接收数据同时对数据块（除校验字节外）求和（或各字节异或），将所得的结果与发送方的（除校验字节外）求和（或各字节异或），将所得的结果与发送方的“校校验和验和”进行比较，相符则无差错，否则即认为传送过程中出现了差错。进行比较，相符则无差错，否则即认为传送过程中出现了差错。6.1 6.1 串行通信概述串行通信概述六、传输速率与传输距离六、传输速率与传输距离 1、传输速率、传输速率比特率比特率是是每秒钟传输二进制代码的位数每秒钟传输二进制代码的位数，单位是：位秒，单位是：位秒（bps）。如每秒钟传送）。如每秒钟传送240个字符，而每个字符格式包含个字符，而每个字符格式包含10位位(1个起始
15、位、个起始位、1个停止位、个停止位、8个数据位个数据位)，这时的比特率为：，这时的比特率为：10位位240个个/秒秒=2400 bps波特率波特率表示表示每秒钟调制信号变化的次数每秒钟调制信号变化的次数，单位是：波特，单位是：波特（Baud）。）。6.1 6.1 串行通信概述串行通信概述2、传输距离与传输速率的关系、传输距离与传输速率的关系 串行接口或终端直接传送串行信息位流的最大距离与传输串行接口或终端直接传送串行信息位流的最大距离与传输速率及传输线的电气特性有关。当传输线使用每速率及传输线的电气特性有关。当传输线使用每0.3m（约（约1英尺）有英尺）有50PF电容的非平衡屏蔽双绞线时，传输
16、距离随传输电容的非平衡屏蔽双绞线时，传输距离随传输速率的增加而减小。当比特率超过速率的增加而减小。当比特率超过1000 bps 时，最大传输时，最大传输距离迅速下降，如距离迅速下降，如9600 bps 时最大距离下降到只有时最大距离下降到只有76m（约（约250英尺）。英尺）。6.1 6.1 串行通信概述串行通信概述6.1 6.1 串行通信概述串行通信概述七、串行通信接口标准七、串行通信接口标准 1 1、RS-232CRS-232C接口接口 RS-232C是是EIA（美国电子工业协会）（美国电子工业协会）1969年修订年修订RS-232C标准。标准。RS-232C定义了数据终端设备（定义了数据
17、终端设备（DTE）与）与数据通信设备（数据通信设备（DCE）之间的物理接口标准。）之间的物理接口标准。机械特性机械特性RS-232C接口规定使用接口规定使用25针连接器，连接器的尺寸及每针连接器，连接器的尺寸及每个插针的排列位置都有明确的定义。（阳头）个插针的排列位置都有明确的定义。（阳头）6.1 6.1 串行通信概述串行通信概述功能特性功能特性6.1 6.1 串行通信概述串行通信概述过程特性过程特性过程特性规定了信号之间的时序关系，以便正确地接收和过程特性规定了信号之间的时序关系，以便正确地接收和发送数据发送数据。远程通信连接远程通信连接 近程通信连接近程通信连接 RS-232C电平与电平与
18、TTL电平转换驱动电路电平转换驱动电路6.1 6.1 串行通信概述串行通信概述采用采用RS-232C接口存在的问题接口存在的问题1 1、传输距离短，传输速率低传输距离短，传输速率低 RS-232CRS-232C总线标准受电容允许值的约束，使用时传输距离一般不要超总线标准受电容允许值的约束，使用时传输距离一般不要超过过1515米（线路条件好时也不超过几十米）。最高传送速率为米（线路条件好时也不超过几十米）。最高传送速率为20Kbps20Kbps。2、有电平偏移有电平偏移 RS-232C总线标准要求收发双方共地。通信距离较大时，收发双方的地总线标准要求收发双方共地。通信距离较大时，收发双方的地电位
19、差别较大，在信号地上将有比较大的地电流并产生压降。电位差别较大，在信号地上将有比较大的地电流并产生压降。3、抗干扰能力差抗干扰能力差 RS-232C在电平转换时采用单端输入输出，在传输过程中当干扰和噪在电平转换时采用单端输入输出，在传输过程中当干扰和噪声混在正常的信号中。为了提高信噪比，声混在正常的信号中。为了提高信噪比，RS-232C总线标准不得不采用比总线标准不得不采用比较大的电压摆幅。较大的电压摆幅。6.1 6.1 串行通信概述串行通信概述6.1 6.1 串行通信概述串行通信概述2 2、RS-422A接口接口 RS-422A输出驱动器为双端平衡驱动器输出驱动器为双端平衡驱动器。如果其中一
20、条线为逻辑。如果其中一条线为逻辑“1”状态，另一条线就为逻辑状态，另一条线就为逻辑“0”，比采用单端不平衡驱动对电压的放大倍，比采用单端不平衡驱动对电压的放大倍数大一倍。数大一倍。差分电路差分电路能从地线干扰中拾取有效信号，差分接收器可以分能从地线干扰中拾取有效信号，差分接收器可以分辨辨200mV以上电位差。若传输过程中混入了干扰和噪声，由于差分放大以上电位差。若传输过程中混入了干扰和噪声，由于差分放大器的作用，可使干扰和噪声相互抵消。因此可以避免或大大减弱地线干器的作用，可使干扰和噪声相互抵消。因此可以避免或大大减弱地线干扰和电磁干扰的影响。扰和电磁干扰的影响。RS-422A传输速率（传输速
21、率（90Kbps）时，传输距离可）时，传输距离可达达1200米。米。6.1 6.1 串行通信概述串行通信概述2 2、RS-485接口接口 RS-485是是RS-422A的变型：的变型：RS-422A用于全双工，而用于全双工，而RS-485则用于则用于半双工。半双工。RS-485是一种是一种多发送器多发送器标准，在通信线路上最多可以使用标准，在通信线路上最多可以使用32 对对差分驱动器差分驱动器/接收器。如果在一个网络中连接的设备超过接收器。如果在一个网络中连接的设备超过32个，还可以使个，还可以使用中继器。用中继器。RS-485的信号传输采用两线间的电压来表示逻辑的信号传输采用两线间的电压来表
22、示逻辑1和逻辑和逻辑0。由于发送。由于发送方需要方需要两根传输线两根传输线，接收方也需要两根传输线。传输线采用差动信道，所，接收方也需要两根传输线。传输线采用差动信道，所以它的干扰抑制性极好，又因为它的阻抗低，无接地问题，所以以它的干扰抑制性极好，又因为它的阻抗低，无接地问题，所以传输距离传输距离可达可达1200米米，传输速率可达，传输速率可达1Mbps。RS-485是一点对多点的通信接口，一般采用是一点对多点的通信接口，一般采用双绞线双绞线的结的结构。普通的构。普通的PC机一般不带机一般不带RS485接口，因此要使用接口，因此要使用RS-232C/RS-485转换器。对于单片机可以通过芯片转
23、换器。对于单片机可以通过芯片MAX485来来完成完成TTL/RS-485的电平转换。在计算机和单片机组成的的电平转换。在计算机和单片机组成的RS-485通信系统中，下位机由单片机系统组成，上位机为普通通信系统中，下位机由单片机系统组成，上位机为普通的的PC机，负责监视下位机的运行状态，并对其状态信息进行机，负责监视下位机的运行状态，并对其状态信息进行集中处理，以图文方式显示下位机的工作状态以及工业现场集中处理，以图文方式显示下位机的工作状态以及工业现场被控设备的工作状况。系统中各节点（包括上位机）的识别被控设备的工作状况。系统中各节点（包括上位机）的识别是通过设置不同的站地址来实现的。是通过设
24、置不同的站地址来实现的。6.1 6.1 串行通信概述串行通信概述一、一、80C51的串行口的串行口 有两个物理上独立的接收、发送缓冲器有两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUFSBUF，它们占，它们占用同一地址用同一地址99H 99H；接收器是双缓冲结构；接收器是双缓冲结构 ；发送缓冲器，因；发送缓冲器，因为发送时为发送时CPUCPU是主动的，不会产生重叠错误。是主动的，不会产生重叠错误。1 1、串行口结构串行口结构 6.2 单片机的串行接口单片机的串行接口 SCON SCON 是一个特殊功能寄存器，用以设定串行口的工是一个特殊功能寄存器，用以设定串行口的工作方式、接收作方式、接收/发送控制以
25、及设置状态标志：发送控制以及设置状态标志：2.80C51串行口的控制寄存器 SM0和和SM1为工作方式选择位，可选择四种工作方式：为工作方式选择位，可选择四种工作方式：6.2 单片机的串行接口单片机的串行接口SM2，多机通信控制位，多机通信控制位，主要用于方式，主要用于方式2和方式和方式3。当。当接收机的接收机的SM2=1时可时可以利用收到的以利用收到的RB8来控制是否激活来控制是否激活RI（RB80时不激活时不激活RI，收到的信息丢弃；，收到的信息丢弃；RB81时收到的数据进入时收到的数据进入SBUF，并激活，并激活RI，进而在中断服务中将数据从，进而在中断服务中将数据从SBUF读走）。读走
26、）。当当SM2=0时，不论收到的时，不论收到的RB8为为0和和1，均可以使收到的数据，均可以使收到的数据进入进入SBUF，并激活，并激活RI（即此时（即此时RB8不具有控制不具有控制RI激活的功能）。通过控制激活的功能）。通过控制SM2，可以实现多机通信。，可以实现多机通信。在方式在方式0时，时，SM2必须是必须是0。在方式。在方式1时，若时，若SM2=1，则只有接收到有效停止，则只有接收到有效停止位时，位时，RI才置才置1。REN，允许串行接收位，允许串行接收位。由软件置。由软件置REN=1，则启动串行口接收数据；若软件，则启动串行口接收数据；若软件置置REN=0，则禁止接收。，则禁止接收。
27、6.2 单片机的串行接口单片机的串行接口TB8，在方式，在方式2或方式或方式3中，是发送数据的第九位中，是发送数据的第九位，可以用软件规定其作，可以用软件规定其作用。可以用作数据的奇偶校验位，或在多机通信中，作为地址帧用。可以用作数据的奇偶校验位，或在多机通信中，作为地址帧/数据数据帧的标志位。帧的标志位。在方式在方式0和方式和方式1中，该位未用。中，该位未用。RB8，在方式，在方式2或方式或方式3中，是接收到数据的第九位中，是接收到数据的第九位，作为奇偶校验位或，作为奇偶校验位或地址帧地址帧/数据帧的标志位。在方式数据帧的标志位。在方式1时，若时，若SM2=0，则，则RB8是接收到的停是接收
28、到的停止位。止位。6.2 单片机的串行接口单片机的串行接口TI，发送中断标志位，发送中断标志位。在方式。在方式0时，当串行发送第时，当串行发送第8位数据位数据结束时，或在其它方式，串行发送停止位的开始时，由内结束时，或在其它方式，串行发送停止位的开始时，由内部硬件使部硬件使TI置置1，向，向CPU发中断申请。在中断服务程序中，发中断申请。在中断服务程序中，必须用软件将其清必须用软件将其清0，取消此中断申请。，取消此中断申请。RI，接收中断标志位，接收中断标志位。在方式。在方式0时，当串行接收第时，当串行接收第8位数据位数据结束时，或在其它方式，串行接收停止位的中间时，由内结束时，或在其它方式，
29、串行接收停止位的中间时，由内部硬件使部硬件使RI置置1，向，向CPU发中断申请。也必须在中断服务程发中断申请。也必须在中断服务程序中，用软件将其清序中，用软件将其清0，取消此中断申请。，取消此中断申请。6.2 单片机的串行接口单片机的串行接口REN，允许串行接收位，允许串行接收位。由软件置。由软件置REN=1，则启动串行口接收数据；若软件置则启动串行口接收数据；若软件置REN=0，则禁止接收。则禁止接收。PCON中只有一位中只有一位SMOD与串行口工作有关与串行口工作有关：SMOD（PCON.7）波特率倍增位。在串行口方式波特率倍增位。在串行口方式1、方式方式2、方式、方式3时，波特率与时，波
30、特率与SMOD有关，当有关，当SMOD=1时，时，波特率提高一倍。复位时，波特率提高一倍。复位时，SMOD=0。6.2 单片机的串行接口单片机的串行接口 二、串行口的工作方式二、串行口的工作方式 1.方式方式0 方式方式0时，串行口为同步移位寄存器的输入输出方式。主时，串行口为同步移位寄存器的输入输出方式。主要用于扩展并行输入或输出口。数据由要用于扩展并行输入或输出口。数据由RXD（P3.0）引脚）引脚输入或输出，同步移位脉冲由输入或输出，同步移位脉冲由TXD（P3.1）引脚输出。发）引脚输出。发送和接收均为送和接收均为8位数据，低位在先，高位在后。波特率固定位数据，低位在先，高位在后。波特率
31、固定为为fosc/12。方式方式0输出输出6.2 单片机的串行接口单片机的串行接口 方式方式0输入输入 方式方式0接收和发送电路接收和发送电路6.2 单片机的串行接口单片机的串行接口 2.方式方式1 方式方式1是是10位数据的异步通信口。位数据的异步通信口。TXD为数据发送引脚，为数据发送引脚，RXD为数据接收引脚，传送一帧数据的格式如图所示。其中为数据接收引脚，传送一帧数据的格式如图所示。其中1位起始位，位起始位，8位数据位，位数据位，1位停止位。位停止位。方式方式1输出输出6.2 单片机的串行接口单片机的串行接口 方式方式1输入输入 用软件置用软件置REN为为1时，接收器以所选择波特率的时
32、，接收器以所选择波特率的16倍速率采样倍速率采样RXD引脚引脚电平，检测到电平，检测到RXD引脚输入电平发生负跳变时，则说明起始位有效，将其引脚输入电平发生负跳变时，则说明起始位有效，将其移入输入移位寄存器，并开始接收这一帧信息的其余位。接收过程中，数移入输入移位寄存器，并开始接收这一帧信息的其余位。接收过程中，数据从输入移位寄存器右边移入，起始位移至输入移位寄存器最左边时，控据从输入移位寄存器右边移入，起始位移至输入移位寄存器最左边时，控制电路进行最后一次移位。当制电路进行最后一次移位。当RI=0，且，且SM2=0（或接收到的停止位为（或接收到的停止位为1）时，将接收到的时，将接收到的9位数
33、据的前位数据的前8位数据装入接收位数据装入接收SBUF，第，第9位（停止位）进位（停止位）进入入RB8，并置，并置RI=1，向，向CPU请求中断。请求中断。6.2 单片机的串行接口单片机的串行接口 3.方式方式2和方式和方式3 方式方式2 2或方式或方式3 3时为时为1111位数据的异步通信口。位数据的异步通信口。TXDTXD为数据发为数据发送引脚，送引脚，RXDRXD为数据接收引脚为数据接收引脚。方式方式2 2和方式和方式3 3时起始位时起始位1 1位，数据位，数据9 9位（含位（含1 1位附加的第位附加的第9 9位，发送时位，发送时为为SCONSCON中的中的TB8TB8，接收时为，接收时
34、为RB8RB8），停止位），停止位1 1位，一帧数据为位，一帧数据为1111位。方式位。方式2 2的波特率固定为晶振频率的的波特率固定为晶振频率的1/641/64或或1/321/32，方式，方式3 3的波特率由定时器的波特率由定时器T1T1的溢的溢出率决定。出率决定。6.2 单片机的串行接口单片机的串行接口 方式方式2和方式和方式3输出输出 发送开始时，先把起始位发送开始时，先把起始位0输出到输出到TXD引脚，然后发送移位寄存器的引脚，然后发送移位寄存器的输出位（输出位（D0）到）到TXD引脚。每一个移位脉冲都使输出移位寄存器的各位引脚。每一个移位脉冲都使输出移位寄存器的各位右移一位，并由右移
35、一位，并由TXD引脚输出。引脚输出。第一次移位时，停止位第一次移位时，停止位“1”移入输出移位寄存器的第移入输出移位寄存器的第9位上位上，以后每，以后每次移位，左边都移入次移位，左边都移入0。当停止位移至输出位时，左边其余位全为。当停止位移至输出位时，左边其余位全为0，检，检测电路检测到这一条件时，使控制电路进行最后一次移位，并置测电路检测到这一条件时，使控制电路进行最后一次移位，并置TI=1，向向CPU请求中断。请求中断。6.2 单片机的串行接口单片机的串行接口 方式方式2和方式和方式3输入输入 接收时，数据从右边移入输入移位寄存器，在起始位接收时，数据从右边移入输入移位寄存器，在起始位0
36、0移到最左边时，移到最左边时，控制电路进行最后一次移位。当控制电路进行最后一次移位。当RI=0RI=0，且，且SM2=0SM2=0（或接收到的第（或接收到的第9 9位数据为位数据为1 1）时，接收到的数据装入接收缓冲器）时，接收到的数据装入接收缓冲器SBUFSBUF和和RB8RB8（接收数据的第（接收数据的第9 9位），位），置置RI=1RI=1，向，向CPUCPU请求中断。如果条件不满足，则数据丢失，且不置位请求中断。如果条件不满足，则数据丢失，且不置位RIRI，继续搜索继续搜索RXDRXD引脚的负跳变。引脚的负跳变。6.2 单片机的串行接口单片机的串行接口三、波特率的计算三、波特率的计算
37、在串行通信中，收发双方对发送或接收数据的速率要在串行通信中，收发双方对发送或接收数据的速率要有约定。通过软件可对单片机串行口编程为四种工作方式，有约定。通过软件可对单片机串行口编程为四种工作方式，其中方式其中方式0 0和方式和方式2 2的波特率是固定的，而方式的波特率是固定的，而方式1 1和方式和方式3 3的的波特率是可变的，由定时器波特率是可变的，由定时器T1T1的溢出率来决定。的溢出率来决定。串行口的四种工作方式对应串行口的四种工作方式对应三种波特率三种波特率。由于输入的。由于输入的移位时钟的来源不同，所以，各种方式的波特率计算公式移位时钟的来源不同，所以，各种方式的波特率计算公式也不相同
38、。也不相同。方式方式0 0的波特率的波特率 =foscfosc/12/12方式方式2 2的波特率的波特率 =（2 2SMOD/64/64）foscfosc 方式方式1 1的波特率的波特率 =（2 2SMOD/32/32）（T1T1溢出率）溢出率）方式方式3 3的波特率的波特率 =（2 2SMOD/32/32）（T1T1溢出率）溢出率）6.2 单片机的串行接口单片机的串行接口 当当T1作为波特率发生器时，最典型的用法是使作为波特率发生器时，最典型的用法是使T1工作在自动再装入工作在自动再装入的的8位定时器方式（即方式位定时器方式（即方式2，且，且TCON的的TR1=1，以启动定时器）。这，以启动
39、定时器）。这时溢出率取决于时溢出率取决于TH1中的计数值。中的计数值。T1 溢出率溢出率=fosc/12256（TH1）在单片机的应用中，常用的晶振频率为：在单片机的应用中，常用的晶振频率为：12MHz和和11.0592MHz。所。所以，选用的波特率也相对固定。常用的串行口波特率以及各参数的关系以，选用的波特率也相对固定。常用的串行口波特率以及各参数的关系如表所示。如表所示。6.2 单片机的串行接口单片机的串行接口 串行口工作之前，应对其进行初始化，主要是设置产串行口工作之前，应对其进行初始化，主要是设置产生波特率的定时器生波特率的定时器1 1、串行口控制和中断控制。具体步骤如、串行口控制和中
40、断控制。具体步骤如下：下：确定确定T1T1的工作方式的工作方式（编程（编程TMODTMOD寄存器）；寄存器）；计算计算T1T1的初值的初值，装载，装载TH1TH1、TL1TL1；启动启动T1T1（编程（编程TCONTCON中的中的TR1TR1位）；位）；确定确定串行口控制串行口控制（编程（编程SCONSCON寄存器）；寄存器）；串行口在中断方式工作时，要进行中断设置（编程串行口在中断方式工作时，要进行中断设置（编程IEIE、IPIP寄存器）。寄存器）。6.2 单片机的串行接口单片机的串行接口例题:利用计算机的串口调试软件发个数据给单片机，编写程序单片机接受数据，并送给小灯显示。6.2 单片机的
41、串行接口单片机的串行接口一、点对点的通信一、点对点的通信 硬件连接硬件连接 6.3 6.3 单片机通信单片机通信二、多机通信二、多机通信 1、硬件连接、硬件连接 单片机构成的多机系统常采用总线型主从式结构。所谓主从式，即在数单片机构成的多机系统常采用总线型主从式结构。所谓主从式，即在数个单片机中，有一个是主机，其余的是从机，从机要服从主机的调度、支个单片机中，有一个是主机，其余的是从机，从机要服从主机的调度、支配。配。80C51单片机的串行口方式单片机的串行口方式2和方式和方式3适于这种主从式的通信结构。当适于这种主从式的通信结构。当然采用不同的通信标准时，还需进行相应的电平转换，有时还要对信
42、号进然采用不同的通信标准时，还需进行相应的电平转换，有时还要对信号进行光电隔离。在实际的多机应用系统中，常采用行光电隔离。在实际的多机应用系统中，常采用RS-485串行标准总线进行串行标准总线进行数据传输。数据传输。6.3 6.3 单片机通信单片机通信2、通信协议、通信协议所有从机的所有从机的SM2位置位置1，处于接收地址帧状态。，处于接收地址帧状态。主机发送一地址帧，其中主机发送一地址帧，其中8位是地址，第位是地址，第9位为地址位为地址/数据的区数据的区分标志，该位置分标志，该位置1表示该帧为地址帧。表示该帧为地址帧。所有从机收到地址帧后，都将接收的地址与本机的地址比较。所有从机收到地址帧后
43、，都将接收的地址与本机的地址比较。对于地址相符的从机，使自己的对于地址相符的从机，使自己的SM2位置位置0（以接收主机随后（以接收主机随后发来的数据帧），并把本站地址发回主机作为应答；对于地址发来的数据帧），并把本站地址发回主机作为应答；对于地址不符的从机，仍保持不符的从机，仍保持SM2=1，对主机随后发来的数据帧不予，对主机随后发来的数据帧不予理睬。理睬。从机发送数据结束后，要发送一帧校验和，并置第从机发送数据结束后，要发送一帧校验和，并置第9位（位（TB8）为为1，作为从机数据传送结束的标志。，作为从机数据传送结束的标志。6.3 6.3 单片机通信单片机通信主机接收数据时先判断数据接收标志
44、（主机接收数据时先判断数据接收标志（RB8），若），若RB8=1，表示数据传送结束，并比较此帧校验和，若正确则回送正确信表示数据传送结束，并比较此帧校验和，若正确则回送正确信号号00H，此信号命令该从机复位（即重新等待地址帧）；若校，此信号命令该从机复位（即重新等待地址帧）；若校验和出错，则发送验和出错，则发送0FFH，命令该从机重发数据。若接收帧的，命令该从机重发数据。若接收帧的RB8=0，则存数据到缓冲区，并准备接收下帧信息。，则存数据到缓冲区，并准备接收下帧信息。主机收到从机应答地址后，确认地址是否相符，如果地址不主机收到从机应答地址后，确认地址是否相符，如果地址不符，发复位信号（数据帧
45、中符，发复位信号（数据帧中TB8=1）；如果地址相符，则清）；如果地址相符，则清TB8，开始发送数据。，开始发送数据。从机收到复位命令后回到监听地址状态（从机收到复位命令后回到监听地址状态（SM2=1）。否则开）。否则开始接收数据和命令。始接收数据和命令。6.3 6.3 单片机通信单片机通信3、应用程序、应用程序主机发送的地址联络信号为：主机发送的地址联络信号为：00H00H，01H01H，02H 02H，（即从机设备地（即从机设备地址），地址址），地址FFHFFH为命令各从机复位，即恢复为命令各从机复位，即恢复SM2=1SM2=1。主机命令编码为：主机命令编码为：01H01H，主机命令从机接
46、收数据；，主机命令从机接收数据；02H02H，主机命令从机发送，主机命令从机发送数据。其它都按数据。其它都按02H02H对待。对待。RRDY=1：表示从机准备好接收。：表示从机准备好接收。TRDY=1：表示从机准备好发送。：表示从机准备好发送。ERR=1：表示从机接收的命令是非法的。表示从机接收的命令是非法的。程序分为主机程序和从机程序。约定一次传递数据为程序分为主机程序和从机程序。约定一次传递数据为16个字节，以个字节，以01H地址的从机为例地址的从机为例。6.3 6.3 单片机通信单片机通信 1.以2400bps从计算机发送任一数据，当单片机收到该数据后，在此数据前加上一序号然后连同此数据一起发送至计算机，当序号超过255时归零。2.以16进制发送一个0-65536之间的任一数，当单片机收到后在数码管上动态显示出来，波特率自定。3.用AD以1HZ的频率采集模拟信号，并将其以1200bps发送到计算机，在计算机上显示 4.按下矩阵键盘第一行时以1200bps发送，1，2，3，4，第二行时以2400bps发送5，6，7，8，第三行以4800bps发送，9，10，11，12，第四行以9600pbs 发送，13，14，15，16.6.3 6.3 单片机通信单片机通信练习练习总结总结 本章主要讲了通信的基本概念，串行口中断的工作原理和通信程序的编写。
