异步通信与同步通信精.ppt

异步通信与同步通信异步通信与同步通信第1页，本讲稿共72页6.1 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技术的普及，计算机的通信功能愈来愈显得重要。得重要。计算机通信计算机通信是指计算机与外部设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。在两种方式。在多微机系统以及现代测控系统中信息的交多微机系统以及现代测控系统中信息的交换多采用串行通信方式。换多采用串行通信方式。第2页，本讲稿共72页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通常是将数据字节的各位用多条数据线同时进行传送行传送。http:/并行通信并行通信控制简单、传输速度快；由于传输线较多，长距离传控制简单、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各位同时接收存在困难。送时成本高且接收方的各位同时接收存在困难。第3页，本讲稿共72页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：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信复杂。传送控制比并行通信复杂。第4页，本讲稿共72页6.1.1 6.1.1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念 一、异步通信与同步通信一、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发送与接收送与接收设备设备使用各自的使用各自的时钟时钟控制数据控制数据的的发发送和接收送和接收过过程。程。为为使双方的收使双方的收发协调发协调，要求，要求发发送和接收送和接收设备设备的的时钟时钟尽可能一致。尽可能一致。第5页，本讲稿共72页 异步通信是异步通信是以字符（构成的帧）为单以字符（构成的帧）为单位进行传输位进行传输，字符与字符之间的间隙，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（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，即各位是以固定的时间传送的，即字符之间字符之间是异步的是异步的（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），但的整数倍的关系），但同一字符内的各同一字符内的各位是同步的位是同步的（各位之间的距离均为（各位之间的距离均为“位位间隔间隔”的整数倍）。的整数倍）。第6页，本讲稿共72页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：不要求收发双方时钟的严格一致，实现容易，设备开销较小，但每个格一致，实现容易，设备开销较小，但每个字符要附加字符要附加23位用于起止位，各帧之间还有位用于起止位，各帧之间还有间隔，因此传输效率不高。间隔，因此传输效率不高。第7页，本讲稿共72页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，使双方同步通信时要建立发送方时钟对接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为达到完全同步。此时，传输数据的位之间的距离均为“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，也也保持字符同步保持字符同步关系。发送方对接收方的同步可以通过两种方法实关系。发送方对接收方的同步可以通过两种方法实现。现。外同步外同步 自同步自同步第8页，本讲稿共72页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（如此时，传送的数据和控制信息都必须由规定的字符集（如ASCII码）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个或个或2个同步字符个同步字符SYN（ASCII码为码为16H）。）。SOH为序始为序始字符（字符（ASCII码为码为01H），），表示标题的开始，表示标题的开始，标题标题中包含源地址、目标地址和路由指示等中包含源地址、目标地址和路由指示等信息。信息。STX为文始为文始字符（字符（ASCII码为码为02H），表示传送的数据），表示传送的数据块开始。块开始。数据块数据块是传送的正文内容，由多个字符组成。数据是传送的正文内容，由多个字符组成。数据块后面是块后面是组终字符组终字符ETB（ASCII码为码为17H）或）或文终字符文终字符ETX（ASCII码为码为03H）。然后是）。然后是校验码校验码。典型的面向字符的同步规典型的面向字符的同步规程如程如IBM的二进制同步规程的二进制同步规程BSC。第9页，本讲稿共72页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01111110作为开始和结束标作为开始和结束标志。为了避免在数据流中出现序列志。为了避免在数据流中出现序列01111110时引起的混乱，发送方总时引起的混乱，发送方总是在其发送的数据流中每出现是在其发送的数据流中每出现5个连续的个连续的1就插入一个附加的就插入一个附加的0；接收方；接收方则每检测到则每检测到5个连续的个连续的1并且其后有一个并且其后有一个0时，就删除该时，就删除该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ISO的高级数据链路控制规程的高级数据链路控制规程HDLC和和IBM的同步数据链路控制规程的同步数据链路控制规程SDLC。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”作为帧的开始作为帧的开始和结束标志，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。率较高，但实现的硬件设备比异步通信复杂。第10页，本讲稿共72页二、串行通信的传输方向二、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 半双工半双工 全双工全双工第11页，本讲稿共72页三、信号的调制与解调三、信号的调制与解调 利用调制器（利用调制器（Modulator）把数字信号转换成模拟把数字信号转换成模拟信号信号，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（Demodulator）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模拟信号转换成数字信号成数字信号。由于通信是双向的，调制器和解调器合并。由于通信是双向的，调制器和解调器合并在一个装置中，这就是调制解调器在一个装置中，这就是调制解调器MODEM。第12页，本讲稿共72页四、串行通信的错误校验四、串行通信的错误校验 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位为奇偶校验位（位为奇偶校验位（1或或0）。奇校验时，）。奇校验时，数据中数据中“1”的个数与校验位的个数与校验位“1”的个数之和应为奇数；偶校验时，数的个数之和应为奇数；偶校验时，数据中据中“1”的个数与校验位的个数与校验位“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”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。了差错。3、循环冗余校验循环冗余校验http:/这种校验是通过某种数学运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、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。这种校验方法纠错能力强，广泛应用于同步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。通信中。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（除校验字节外）求和（或各字节异或），将所得的结果与发送方据块（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的“校验和校验和”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。差错。第13页，本讲稿共72页五、传输速率与传输距离五、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，单位是：位秒（秒（bps）。如每秒钟传送）。如每秒钟传送240个字符，而每个字符格式包个字符，而每个字符格式包含含10位位(1个起始位、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，这时的比特率为：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）。）。波特率和比特率不总是相同的，波特率和比特率不总是相同的，对于将数字信号对于将数字信号1或或0直接直接用两种不同电压表示的所谓基带传输，比特率和波特用两种不同电压表示的所谓基带传输，比特率和波特率是相同的。率是相同的。所以，我们也经常用波特率表示数据的传输所以，我们也经常用波特率表示数据的传输速率。速率。第14页，本讲稿共72页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，传输距离随传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。当比特率超过输速率的增加而减小。当比特率超过1000 bps 时，最大传输距离迅速下降，如时，最大传输距离迅速下降，如9600 bps 时时最大距离下降到只有最大距离下降到只有76m（约（约250英尺）。英尺）。第15页，本讲稿共72页6.1.2 6.1.2 串行通信接口串行通信接口标标准准 一、一、RS-232CRS-232C接口接口 RS-232C是是EIA（美国（美国电电子工子工业协业协会）会）1969年修年修订订RS-232C标标准。准。RS-232C定定义义了数据了数据终终端端设备设备（DTE）与数据通信）与数据通信设备设备（DCE）之）之间间的物理接口的物理接口标标准。准。1、机械特性、机械特性RS-232C接口接口规规定使用定使用25针连针连接器，接器，连连接器的尺寸及每个插接器的尺寸及每个插针针的排列的排列位置都有明确的定位置都有明确的定义义。（阳。（阳头头）第16页，本讲稿共72页2、功能特性、功能特性第17页，本讲稿共72页4、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地接收和发送数据。远程通信连接远程通信连接 第18页，本讲稿共72页近程通信连接近程通信连接 第19页，本讲稿共72页5、RS-232C电平与电平与TTL电平转换驱动电路电平转换驱动电路第20页，本讲稿共72页6、采用、采用RS-232C接口存在的问题接口存在的问题1、传输距离短，传输速率低传输距离短，传输速率低 RS-232C总线标准受电容允许值的约束，使用时传输距离一般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不要超过15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20Kbps。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，收发双方的地电位差别较大，在信号地上将有比较大的地电流并产生压降。方的地电位差别较大，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，噪声混在正常的信号中。为了提高信噪比，RS-232C总线标准不得不总线标准不得不采用比较大的电压摆幅。采用比较大的电压摆幅。第21页，本讲稿共72页二、二、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。如果其中一条线为。如果其中一条线为逻辑逻辑“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，比采用单端不平衡驱动对电压的放大倍数大一倍。对电压的放大倍数大一倍。差分电路差分电路能从地线干扰中拾取有效信号，能从地线干扰中拾取有效信号，差分接收器可以分辨差分接收器可以分辨200mV以上电位差。若传输过程中混入了干扰和以上电位差。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扰和电磁干扰的影响。以避免或大大减弱地线干扰和电磁干扰的影响。RS-422A传输速率传输速率（90Kbps）时，传输距离可达）时，传输距离可达1200米。米。第22页，本讲稿共72页三、三、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则用则用于半双工。于半双工。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 对差分驱动器对差分驱动器/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，还个，还可以使用中继器。可以使用中继器。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示逻辑1和逻辑和逻辑0。由。由于发送方需要于发送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，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，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，所以无接地问题，所以传输距离可达传输距离可达1200米米，传输速率可达，传输速率可达1Mbps。第23页，本讲稿共72页 RS-485是一点对多点的通信接口，一般采是一点对多点的通信接口，一般采用用双绞线双绞线的结构。普通的的结构。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转转换器。对于单片机可以通过芯片换器。对于单片机可以通过芯片MAX485来完来完成成TTL/RS-485的电平转换。在计算机和单片的电平转换。在计算机和单片机组成的机组成的RS-485通信系统中，下位机由单片通信系统中，下位机由单片机系统组成，上位机为普通的机系统组成，上位机为普通的PC机，负责监机，负责监视下位机的运行状态，并对其状态信息进行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）的识别是通过设置中各节点（包括上位机）的识别是通过设置不同的站地址来实现的。不同的站地址来实现的。第24页，本讲稿共72页6.2 80C51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SBUF，它们占用同一地，它们占用同一地址址99H；接收器是双缓冲结构；接收器是双缓冲结构；发送缓冲器，因为发送时；发送缓冲器，因为发送时CPU是是主动的，不会产生重叠错误。主动的，不会产生重叠错误。6.2.1 6.2.1 80C51串行口的结构串行口的结构 第25页，本讲稿共72页 SCON 是一个特殊功能寄存器，用以设定串行口的工作方是一个特殊功能寄存器，用以设定串行口的工作方式、接收式、接收/发送控制以及设置状态标志：发送控制以及设置状态标志：6.2.2 6.2.2 80C51串行口的控制寄存器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：第26页，本讲稿共72页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。当接收接收机的机的SM2=1时可以利用收到的时可以利用收到的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时收到的数据时收到的数据进入进入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）。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，均可以使收到的数据进入收到的数据进入SBUF，并激活，并激活RI（即此时（即此时RB8不具有控不具有控制制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，则只有接收到有效停止位时，接收到有效停止位时，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，则启动串行口接收数据；若软件置口接收数据；若软件置REN=0，则禁止接收。，则禁止接收。第27页，本讲稿共72页TB8，在方式，在方式2或方式或方式3中，是发送数据的第中，是发送数据的第九位九位，可以用软件规定其作用。可以用作数，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，作为地据的奇偶校验位，或在多机通信中，作为地址帧址帧/数据帧的标志位。数据帧的标志位。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，是接收到数据的中，是接收到数据的第九位第九位，作为奇偶校验位或地址帧，作为奇偶校验位或地址帧/数据帧的数据帧的标志位。在方式标志位。在方式1时，若时，若SM2=0，则，则RB8是接是接收到的停止位。收到的停止位。第28页，本讲稿共72页TI，发送中断标志位，发送中断标志位。在方式。在方式0时，当串行发送时，当串行发送第第8位数据结束时，或在其它方式，串行发送停止位数据结束时，或在其它方式，串行发送停止位的开始时，由内部硬件使位的开始时，由内部硬件使TI置置1，向，向CPU发中断发中断申请。在中断服务程序中，必须用软件将其清申请。在中断服务程序中，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，当串行接收时，当串行接收第第8位数据结束时，或在其它方式，串行接收位数据结束时，或在其它方式，串行接收停止位的中间时，由内部硬件使停止位的中间时，由内部硬件使RI置置1，向，向CPU发中断申请。也必须在中断服务程序中，用软件发中断申请。也必须在中断服务程序中，用软件将其清将其清0，取消此中断申请。，取消此中断申请。第29页，本讲稿共72页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，波特率与SMOD有关，当有关，当SMOD=1时，波特率提高一时，波特率提高一倍。复位时，倍。复位时，SMOD=0。第30页，本讲稿共72页 6.2.3 6.2.3 80C51串行口的工作方式串行口的工作方式 一、方式一、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。主要用于时，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。数据由扩展并行输入或输出口。数据由RXD（P3.0）引脚输入或输出，）引脚输入或输出，同步移位脉冲由同步移位脉冲由TXD（P3.1）引脚输出。发送和接收均为）引脚输出。发送和接收均为8位数据，位数据，低位在先，高位在后。波特率固定为低位在先，高位在后。波特率固定为fosc/12。http:/ 1、方式、方式0输出输出第31页，本讲稿共72页 2、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第32页，本讲稿共72页 二、方式二、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为为数据接收引脚，传送一帧数据的格式如图所示。其中数据接收引脚，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位位数据位，数据位，1位停止位。位停止位。1、方式、方式1输出输出第33页，本讲稿共72页 2、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，接收器以所选择波特率的16倍速率采样倍速率采样RXD引引脚电平，检测到脚电平，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。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，数据从输入移位寄存器右边移入，起始位移至输入移接收过程中，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，控制电路进行最后一次移位。当位寄存器最左边时，控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位数据的前位数据的前8位数据装位数据装入接收入接收SBUF，第，第9位（停止位）进入位（停止位）进入RB8，并置，并置RI=1，向，向CPU请求中请求中断。断。第34页，本讲稿共72页 三、方式三、方式2和方式和方式3 方式方式2或方式或方式3时为时为11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为数据接收引脚为数据接收引脚。方式方式2和方式和方式3时起始位时起始位1位，数据位，数据9位（含位（含1位附加的第位附加的第9位，发送位，发送时为时为SCON中的中的TB8，接收时为，接收时为RB8），停止位），停止位1位，一帧数据为位，一帧数据为11位。位。方式方式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1/64或或1/32，方式，方式3的波特率由定时的波特率由定时器器T1的溢出率决定。的溢出率决定。第35页，本讲稿共72页 1、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，并由位右移一位，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，以后每次移位，左边都移入后每次移位，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，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，并置置TI=1，向，向CPU请求中断。请求中断。第36页，本讲稿共72页 2、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移到最左边时，控制电路进行最后一次移位。当移到最左边时，控制电路进行最后一次移位。当RI=0，且，且SM2=0（或接收到的第（或接收到的第9位数据为位数据为1）时，接收到的数）时，接收到的数据装入接收缓冲器据装入接收缓冲器SBUF和和RB8（接收数据的第（接收数据的第9位），位），置置RI=1，向，向CPU请求中断。如果条件不满足，则数据丢请求中断。如果条件不满足，则数据丢失，且不置位失，且不置位RI，继续搜索，继续搜索RXD引脚的负跳变。引脚的负跳变。第37页，本讲稿共72页四、波特率的计算四、波特率的计算 在串行通信中，收发双方对发送或接收数据的速率在串行通信中，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，其中方式工作方式，其中方式0和方式和方式2的波特率是固定的，而的波特率是固定的，而方式方式1和方式和方式3的波特率是可变的，由定时器的波特率是可变的，由定时器T1的溢出的溢出率来决定。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。由于输入的移。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也位时钟的来源不同，所以，各种方式的波特率计算公式也不相同。不相同。方式方式0的波特率的波特率=fosc/12方式方式2的波特率的波特率=（2SMOD/64）fosc 方式方式1的波特率的波特率=（2SMOD/32）（T1溢出率）溢出率）方式方式3的波特率的波特率=（2SMOD/32）（T1溢出率）溢出率）第38页，本讲稿共72页 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工作在自动再装入的工作在自动再装入的8位定时器方位定时器方式（即方式式（即方式2，且，且TCON的的TR1=1，以启动定时器）。这时溢出率取决于，以启动定时器）。这时溢出率取决于TH1中的计中的计数值。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。所以，选用的波。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如表所示。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。第39页，本讲稿共72页 串行口工作之前，应对其进行初始化，主串行口工作之前，应对其进行初始化，主要是设置产生波特率的定时器要是设置产生波特率的定时器1、串行口控、串行口控制和中断控制。具体步骤如下：制和中断控制。具体步骤如下：确定确定T1的工作方式的工作方式（编程（编程TMOD寄存器）；寄存器）；计算计算T1的初值的初值，装载，装载TH1、TL1；启动启动T1（编程（编程TCON中的中的TR1位）；位）；确定确定串行口控制串行口控制（编程（编程SCON寄存器）；寄存器）；串行口在中断方式工作时，要进行中断设置串行口在中断方式工作时，要进行中断设置（编程（编程IE、IP寄存器）。寄存器）。第40页，本讲稿共72页6.3 单片机串行口应用举例 在计算机分布式测控系统中，经常要在计算机分布式测控系统中，经常要利用串行通信方式进行数据传输。利用串行通信方式进行数据传输。80C51单片机的串行口为计算机间的通信提供了单片机的串行口为计算机间的通信提供了极为便利的条件。利用单片机的串行口还极为便利的条件。利用单片机的串行口还可以方便地扩展键盘和显示器，对于简单可以方便地扩展键盘和显示器，对于简单的应用非常便利。这里仅介绍单片机串行的应用非常便利。这里仅介绍单片机串行口在通信方面的应用，关于键盘和显示器口在通信方面的应用，关于键盘和显示器的扩展将在下一章介绍。的扩展将在下一章介绍。第41页，本讲稿共72页6.3.1 6.3.1 单片机与单片机的通信单片机与单片机的通信 一、点对点的通信一、点对点的通信 1、硬件连接、硬件连接 第42页，本讲稿共72页二、应用程序二、应用程序 第43页，本讲稿共72页 设设1号机是发送方，号机是发送方，2号机是接收方。号机是接收方。当当1号机号机发送时发送时，先发送一，先发送一个个“E1”联络信号，联络信号，2号机收到后回答一个号机收到后回答一个“E2”应答信号，表示同意接应答信号，表示同意接收。当收。当1号机收到应答信号号机收到应答信号“E2”后，开始发送数据，每发送一个数后，开始发送数据，每发送一个数据字节都要计算据字节都要计算“校验和校验和”，假定数据块长度为，假定数据块长度为16个字节，起始地个字节，起始地址为址为40H，一个数据块发送完毕后立即发送，一个数据块发送完毕后立即发送“校验和校验和”。2号机接收数号机接收数据据并转存到数据缓冲区，起始地址也为并转存到数据缓冲区，起始地址也为40H，每接收到一个数据字，每接收到一个数据字节便计算一次节便计算一次“校验和校验和”，当收到一个数据块后，再接收，当收到一个数据块后，再接收1号机发来号机发来的的“校验和校验和”，并将它与，并将它与2号机求出的校验和进行比较。若两者相号机求出的校验和进行比较。若两者相等，说明接收正确，等，说明接收正确，2号机回答号机回答00H；若两者不相等，说明接收不正确，；若两者不相等，说明接收不正确，2号机回答号机回答0FFH，请求重发。，请求重发。1号机接到号机接到00H后结束发送后结束发送。若收到的。若收到的答复非零，则重新发送数据一次。双方约定采用答复非零，则重新发送数据一次。双方约定采用串行口方式串行口方式1进行进行通信，通信，一帧信息为一帧信息为10位，其中有位，其中有1个起始位、个起始位、8个数据位和一个停止位；个数据位和一个停止位；波特率为波特率为2400波特，波特，T1工作在定时器方式工作在定时器方式2，振荡频率选用，振荡频率选用11.0592MHZ，查表可得，查表可得TH1=TL1=0F4H，PCON寄存器的寄存器的SMOD位位为为0。第44页，本讲稿共72页发送程序清单如下：ASTART：CLR EA MOV TMOD，#20H ；定时器1置为方式2 MOV TH1，#0F4H ；装载定时器初值，波特率2400 MOV TL1，#0F4H MOV PCON，#00H SETB TR1 ；启动定时器 MOV SCON，#50H ；设定串口方式1，且准备接收应答信号 ALOOP1：MOV SBUF，#0E1H ；发联络信号 JNB TI，$；等待一帧发送完毕 CLR TI ；允许再发送 JNB RI，$；等待2号机的应答信号 CLR RI ；允许再接收 MOV A，SBUF ；2号机应答后，读至A XRL A，#0E2H ；判断2号机是否准备完毕 JNZ ALOOP1 ；2号机未准备好，继续联络 ALOOP2：MOV R0，#40H ；2号机准备好，设定数据块地址指针初值 MOV R7，#10H ；设定数据块长度初值 MOV R6，#00H ；清校验和单元第45页，本讲稿共72页 ALOOP3：MOV SBUF，R0 ；发送一个数据字节 MOV A，R6 ADD A，R0 ；求校验和 MOV R6，A ；保存校验和 INC R0 JNB TI，$CLR TI DJNZ R7，ALOOP3 ；整个数据块是否发送完毕 MOV SBUF，R6 ；发送校验和 JNB TI，$CLR TI JNB RI，$；等待2号机的应答信号 CLR RI MOV A，SBUF ；2号机应答，读至A JNZ ALOOP2 ；2号机应答“错误”，转重新发送 RET ；2号机应答“正确”，返回第46页，本讲稿共72页接收程序清单如下：BSTART：CLR EA MOV TMOD，#20H MOV TH1，#0F4H MOV TL1，#0F4H MOV PCON，#00H SETB TR1 MOV SCON，#50H ；设定串口方式1，且准备接收 BLOOP1：JNB RI，$；等待1号机的联络信号 CLR RI MOV A，SBUF ；收到1号机信号 XRL A，#0E1H ；判是否为1号机联络信号 JNZ BLOOP1 ；不是1号机联络信号，再等待 MOV SBUF，#0E2H ；是1号机联络信号，发应答信号 JNB TI，$CLR TI MOV R0，#40H ；设定数据块地址指针初值 MOV R7，#10H ；设定数据块长度初值 MOV R6，#00H ；清校验和单元第47页，本讲稿共72页BLOOP2：JNB RI，$CLR RI MOV A，SBUF MOV R0，A ；接收数据转储 INC R0 ADD A，R6 ；求校验和 MOV R6，A DJNZ R7，BLOOP2 ；判数据块是否接收完毕 JNB RI，$；完毕，接收1号机发来的校验和 CLR RI MOV A，SBUF XRL A，R6 ；比较校验和 JZ END1 ；校验和相等，跳至发正确标志 MOV SBUF，#0FFH ；校验和不相等，发错误标志 JNB TI，$；转重新接收 CLR TIEND1：MOV SBUF，#00H RET第48页，本讲稿共72页二、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。80C31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。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，有时还要对信号进行光电隔离。在实际的多机应用系统中，常采用对信号进行光电隔离。在实际的多机应用系统中，常采用RS-485串串行标准总线进行数据传输。行标准总线进行数据传输。http:/第49页，本讲稿共72页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/数据的数据的区分标志，该位置区分标志，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。对于地址相符的从机，使自己的址比较。对于地址相符的从机，使自己的SM2位置位置0（以（以接收主机随后发来的数据帧），并把本站地址发回主机作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；对于地址不符的从机，仍保持为应答；对于地址不符的从机，仍保持SM2=1，对主机随，对主机随后发来的数据帧不予理睬。后发来的数据帧不予理睬。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。第50页，本讲稿共72页主机接收数据时先判断数据接收标志（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，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送正确信号00H，此信号命令该从机复位（即重新等待，此信号命令该从机复位（即重新等待地址帧）；若校验和出错，则发送地址帧）；若校验和出错，则发送0FFH，命令该从机重，命令该从机重发数据。若接收帧的发数据。若接收帧的RB8=0，则存数据到缓冲区，并准备，则存数据到缓冲区，并准备接收下帧信息。接收