最新单片机原理及应用（陈燕第7章串行口ppt课件.ppt

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1、2内容概要内容概要n串行口的基本工作原理串行口的基本工作原理n与串行口有关的特殊功能寄存器与串行口有关的特殊功能寄存器n串行口的串行口的4种工作方式种工作方式n串行口多机通信的工作原理串行口多机通信的工作原理n双机串行通信的软件编程。双机串行通信的软件编程。串行口为串行口为全双工全双工的的通用异步收发通用异步收发（UART）。）。全双工全双工就就是两个单片机之间串行数据是两个单片机之间串行数据可同时双向传输可同时双向传输。异步通信异步通信，就是收、发双方就是收、发双方使用各自的时钟使用各自的时钟控制发送和接收过程，这控制发送和接收过程，这样可样可省去省去收、发双方的收、发双方的一条同步时钟信号

2、线一条同步时钟信号线，连接简单且，连接简单且易实现。易实现。9（7）RI接收中断标志位接收中断标志位方式方式0时，时，接收完第接收完第8位数据位数据时，时，RI由硬件置由硬件置“1”。在其他。在其他工作方式中，串行接收到停止位时，该位置工作方式中，串行接收到停止位时，该位置“1”。RI=1，表示一帧数据接收完毕，并申请中断，要求，表示一帧数据接收完毕，并申请中断，要求CPU从接收从接收SBUF取走数据。该位的状态也可供软件查询。取走数据。该位的状态也可供软件查询。RI必须由软件清必须由软件清“0”。SCON的所有位都可进行位操作清的所有位都可进行位操作清“0”或置或置“1”。107.1.2特殊

3、功能寄存器特殊功能寄存器PCON字节地址字节地址为为87H，不能位寻址。格式如，不能位寻址。格式如图图7-3所示所示。图图7-3特殊功能寄存器特殊功能寄存器PCON的格式的格式通用标志位通用标志位掉电保持模式掉电保持模式空闲模式控制位空闲模式控制位11下面介绍下面介绍PCON中各位功能。仅最高位中各位功能。仅最高位SMOD与串口有与串口有关，关，其他各位其他各位的功能已在的功能已在第第2章章的节电工作方式一节中作的节电工作方式一节中作过介绍。过介绍。SMOD：波特率选择位。波特率选择位。例如例如，方式，方式1的波特率计算公式为的波特率计算公式为方式方式1波特率波特率= 定时器定时器T1的溢出率

4、的溢出率当当SMOD=1时，时，要比要比SMOD=0时的波特率加倍时的波特率加倍，所，所以也称以也称SMOD位为位为波特率倍增位波特率倍增位。SMOD232SMOD232127.2串行口的串行口的4种工作方式种工作方式4种工作方式由特殊功能寄存器种工作方式由特殊功能寄存器SCON中中SM0、SM1位位定义，编码见表定义，编码见表7-1。7.2.1方式方式0方式方式0为为同步移位寄存器输入同步移位寄存器输入/输出方式输出方式。该方式并。该方式并不用不用于两个于两个AT89S51单片机之间的异步串行通信单片机之间的异步串行通信，而是，而是用于串用于串行口外接移位寄存器行口外接移位寄存器，扩展并行，

5、扩展并行I/O口。口。8位数据为一帧，位数据为一帧，无无起始位起始位和和停止位停止位，先发送或接收最，先发送或接收最低位。波特率固定，为低位。波特率固定，为fosc/12。帧格式如。帧格式如图图7-4所示所示。图图7-4方式方式0的帧格式的帧格式131方式方式0发送发送（1）方式）方式0发送过程发送过程当当CPU执行一条将数据执行一条将数据写入发送缓冲器写入发送缓冲器SBUF的指令的指令时，时，产生一个正脉冲产生一个正脉冲，串行口开始把，串行口开始把SBUF中的中的8位数据以位数据以fosc/12的的固定波特率固定波特率从从RXD引脚串行输出，低位在先，引脚串行输出，低位在先，TXD引脚输出同

6、步移位脉冲，引脚输出同步移位脉冲，发送完发送完8位数据，中断标志位数据，中断标志位位TI置置“1”。发送时序如发送时序如图图7-5所示所示。图图7-5方式方式0发送时序发送时序14（2）方式）方式0发送应用举例发送应用举例图图7-6所示为方式所示为方式0发送的一个具体应用，发送的一个具体应用，通过串行口外通过串行口外接接8位位串行输入并行输出移位寄存器串行输入并行输出移位寄存器74LS164，扩展扩展两个两个8位并行输出口位并行输出口的具体电路。的具体电路。方式方式0发送时，发送时，串行数据串行数据由由P3.0（RXD端）送出端）送出，移位移位脉冲脉冲由由P3.1（TXD端）送出端）送出。在移

7、位脉冲的作用下，串行口发送缓冲器的数据逐位地在移位脉冲的作用下，串行口发送缓冲器的数据逐位地从从P3.0串行移入串行移入74LS164中。中。15图图7-6外接串入并出移位寄存器外接串入并出移位寄存器74LS164扩展的并行输扩展的并行输出口出口162方式方式0接收接收（1）方式）方式0接收过程接收过程方式方式0接收，接收，REN为串行口为串行口允许接收控制位允许接收控制位，REN=0，禁止接收；禁止接收；REN=1，允许接收。，允许接收。当向当向SCON寄存器寄存器写入控制字写入控制字（设置为方式（设置为方式0，并使，并使REN位置位置1，同时，同时RI=0）时，）时，产生一个正脉冲，串行口

8、产生一个正脉冲，串行口开始接收数据。开始接收数据。引脚引脚RXD为数据输入端，为数据输入端，TXD为移位脉冲信号输出端，为移位脉冲信号输出端，接收器以接收器以fosc/12的固定波特率的固定波特率采样采样RXD引脚的数据信息，引脚的数据信息，当当接收完接收完8位位数据时，中断标志数据时，中断标志RI置置1，表示一帧数据接收表示一帧数据接收完毕，可进行下一帧数据的接收，时序如图完毕，可进行下一帧数据的接收，时序如图7-7所示所示。17图图7-7方式方式0接收时序接收时序18（2）方式）方式0接收应用举例接收应用举例图图7-8为串行口为串行口外接两片外接两片8位并行输入串行输出的寄存器位并行输入串

9、行输出的寄存器74LS165扩展两个扩展两个8位并行输入口的电路位并行输入口的电路。当当74LS165的的S/端由高到低跳变时，并行输入端的数端由高到低跳变时，并行输入端的数据被置入寄存器；据被置入寄存器；当当S/=1，且，且时钟禁止端（第时钟禁止端（第15脚）为脚）为低电平低电平时，时，允许允许TXD（P3.1）串行移位脉冲输入）串行移位脉冲输入，这时在，这时在移位脉冲作用下，数据由右向左方向移动，以移位脉冲作用下，数据由右向左方向移动，以串行方式串行方式进进入串行口的接收缓冲器中。入串行口的接收缓冲器中。LL19图图7-8扩展扩展74LS165作为并行输入口作为并行输入口20在在图图7-8

10、中：中：TXD（P3.1）作为移位脉冲输出与所有）作为移位脉冲输出与所有75LS165的移的移位脉冲输入端位脉冲输入端CP相连；相连；RXD（P3.0）作为串行数据输入端与）作为串行数据输入端与74LS165的串行的串行输出端输出端QH相连；相连；P1.0与与S/相连，用来控制相连，用来控制74LS165的的串行移位或并行输入；串行移位或并行输入；74LS165的的时钟禁止端时钟禁止端（第（第15脚）接地，表示允许时脚）接地，表示允许时钟输入。钟输入。当扩展多个当扩展多个8位输入口时，相邻两芯片的首尾（位输入口时，相邻两芯片的首尾（QH与与SIN）相连。）相连。L21在方式在方式0，SCON中

11、的中的TB8、RB8位没有用到，位没有用到，发送或发送或接收完接收完8位数据由硬件使位数据由硬件使TI或或RI中断标志位置中断标志位置“1”，CPU响应响应TI或或RI中断，在中断服务程序中向发送中断，在中断服务程序中向发送SBUF中送入中送入下一个要发送的数据或从接收下一个要发送的数据或从接收SBUF中把接收到的中把接收到的1B存入存入内部内部RAM中。中。注意，注意，TI或或RI标志位必须由软件清标志位必须由软件清“0”，采用如下指，采用如下指令：令：CLRTI；TI位清位清“0”CLRRI；RI位清位清“0”方式方式0时，时，SM2位（多机通信控制位）必须为位（多机通信控制位）必须为0。

12、227.2.2方式方式1方式方式1为双机串行通信方式，如为双机串行通信方式，如图图7-9所示。所示。当当SM0、SM1=01时，串行口设为方式时，串行口设为方式1的双机串行通的双机串行通信。信。TXD脚和脚和RXD脚分别用于发送和接收数据。脚分别用于发送和接收数据。图图7-9方式方式1双机串行通信的连接电路双机串行通信的连接电路23方式方式1一帧数据为一帧数据为10位位，1个起始位（个起始位（0），），8个数据位，个数据位，1个停止位（个停止位（1），），先发送或接收最低位。帧格式如先发送或接收最低位。帧格式如图图7-10所示所示。图图7-10方式方式1的帧格式的帧格式方式方式1为为波特率可变

13、波特率可变的的8位异步通信接口。波特率由下位异步通信接口。波特率由下式确定：式确定：方式方式1波特率波特率= 定时器定时器T1的溢出率的溢出率式中，式中，SMOD为为PCON寄存器的最高位的值（寄存器的最高位的值（0或或1）。）。SMOD232241方式方式1发送发送方式方式1输出时，数据位由输出时，数据位由TXD端端输出，发送输出，发送一帧信息为一帧信息为10位位：1位起始位位起始位0，8位数据位（先低位）和位数据位（先低位）和1位停止位位停止位1。当当CPU执行一条数据写执行一条数据写SBUF的指令，就的指令，就启动发送启动发送。发送。发送时序见时序见图图7-11。图图7-11中中TX时钟

14、时钟的频率就是发送的波特率。的频率就是发送的波特率。发送开始时发送开始时，内部发送控制信号，内部发送控制信号变为有效，将起变为有效，将起始位向始位向TXD脚（脚（P3.1）输出，此后每经过一个）输出，此后每经过一个TX时钟周时钟周期，便产生一个移位脉冲，并由期，便产生一个移位脉冲，并由TXD引脚输出一个数据位。引脚输出一个数据位。8位数据位全部发送完毕后位数据位全部发送完毕后，中断标志位，中断标志位TI置置1。25 图图7-11方式方式1发送时序发送时序262 2方式方式1 1接收接收方式方式1 1接收时（接收时（RENREN= =1 1），数据从），数据从RXDRXD（P3.0P3.0）引脚

15、输）引脚输入。当入。当检测到起始位的检测到起始位的负跳变负跳变，则，则开始接收开始接收。接收时序见。接收时序见图图7-127-12。接收时，定时控制信号有接收时，定时控制信号有两种两种，一种一种是是接收移位时钟接收移位时钟（RXRX时钟），它的频率和传送的波特率相同，时钟），它的频率和传送的波特率相同，另一种另一种是是位位检测器采样脉冲检测器采样脉冲，频率是频率是RXRX时钟的时钟的1616倍倍。以波特率的。以波特率的1616倍倍速率采样速率采样RXDRXD脚状态。脚状态。当采样到当采样到RXDRXD端从端从1 1到到0 0的负跳变时就的负跳变时就启动检测器启动检测器，接收的值是接收的值是3

16、3次次连续采样（第连续采样（第7 7、8 8、9 9个脉冲个脉冲时采样）取时采样）取两次相同两次相同的值的值，以确认起始位（负跳变）的开，以确认起始位（负跳变）的开始，较好地消除干扰引起的影响。始，较好地消除干扰引起的影响。27 图图7-12方式方式1接收时序接收时序 当确认当确认起始位有效起始位有效时，时，开始接收开始接收一帧信息。每一位数据，也一帧信息。每一位数据，也都进行都进行3次连续采样次连续采样（第（第7、8、9个脉冲采样），接收的值是个脉冲采样），接收的值是3次采样中至少次采样中至少两次相同的值两次相同的值。当一帧数据。当一帧数据接收完毕后接收完毕后，同时同时满满足以下两个条件足以

17、下两个条件，接收才有效。，接收才有效。28（1）RI=0，即上一帧数据接收完成时，即上一帧数据接收完成时，RI=1发出的中发出的中断请求已被响应，断请求已被响应，SBUF中的数据已被取走，中的数据已被取走，说明说明“接收接收SBUF”已空。已空。（2）SM2=0或收到的停止位或收到的停止位=1（方式（方式1时，停止位已时，停止位已进入进入RB8），则将接收到的数据装入），则将接收到的数据装入SBUF和和RB8（装入（装入的是停止位），且中断标志的是停止位），且中断标志RI置置“1”。若不同时满足两个条件，收的数据不能装入若不同时满足两个条件，收的数据不能装入SBUF，该帧，该帧数据将丢弃。数据

18、将丢弃。297.2.3方式方式2方式方式2和方式和方式3，为，为9位异步通信接口。位异步通信接口。每帧数据为每帧数据为11位位，1位起始位位起始位0，8位数据位（先低位），位数据位（先低位），1位可程控为位可程控为1或或0的第的第9位数据和位数据和1位停止位位停止位。方式。方式2、方式、方式3帧格式如帧格式如图图7-13所示所示。图图7-13方式方式2、方式、方式3的帧格式的帧格式方式方式2波特率波特率 = foscSMOD264301方式方式2发送发送发送前，发送前，先根据通信协议由软件设置先根据通信协议由软件设置TB8（如奇偶校验（如奇偶校验位或多机通信的地址位或多机通信的地址/数据标志位

19、），然后将要发送的数数据标志位），然后将要发送的数据写入据写入SBUF，即启动发送。，即启动发送。TB8自动装入自动装入第第9位数据位，位数据位，逐一发送。发送完毕，使逐一发送。发送完毕，使TI位置位置“1”。发送时序如发送时序如图图7-14所示。所示。 图图7-14方式方式2和方式和方式3发送时序发送时序31【例例7-1】方式方式2发送在发送在双机串行通信双机串行通信中的应用中的应用下面的发送中断服务程序，以下面的发送中断服务程序，以TB8作为作为奇偶校验位奇偶校验位，偶校验偶校验发送发送。数据写入。数据写入SBUF之前，之前，先将数据的偶校验位写入先将数据的偶校验位写入TB8（设第（设第2

20、组的工作寄存器区的组的工作寄存器区的R0作为发送数据区地址指针）。作为发送数据区地址指针）。PIPTI： PUSHPSW；现场保护；现场保护PUSHAccSETBRS1；选择第；选择第2组工作寄存器区组工作寄存器区CLRRS0CLRTI；发送中断标志清；发送中断标志清“0”MOVA，R0；取数据；取数据MOVC，P；校验位送；校验位送TB8，采用偶校验采用偶校验MOVTB8，C；P=1，校验位，校验位TB8=1，P=0，校验，校验;位位TB8=032MOVSBUF，A；A数据发送，同时发数据发送，同时发TB8INCR0；数据指针加；数据指针加1POP Acc；恢复现场；恢复现场POP PSWR

21、ETI；中断返回；中断返回2方式方式2接收接收SM0、SM1=10，且，且REN=1时，以方式时，以方式2接收数据。接收数据。数据由数据由RXD端端输入，接收输入，接收11位信息。当位检测逻辑采样到位信息。当位检测逻辑采样到RXD的的负跳变负跳变，判断起始位有效，便开始接收一帧信息。，判断起始位有效，便开始接收一帧信息。在接收完第在接收完第9位数据后，位数据后，需满足以下两个条件，需满足以下两个条件，才能将接才能将接收到的数据送入收到的数据送入SBUF（接收缓冲器）。（接收缓冲器）。（1）RI=0，意味着接收缓冲器为空。，意味着接收缓冲器为空。（2）SM2=0或接收到的第或接收到的第9位数据位

22、位数据位RB8=1。3334当当满足上述两个条件满足上述两个条件时，时，收到的数据送收到的数据送SBUF（接收缓（接收缓冲器），第冲器），第9位数据送入位数据送入RB8，且，且RI置置“1”。若不满足这若不满足这两个条件两个条件，接收的信息将被丢弃。，接收的信息将被丢弃。串行口方式串行口方式2和方式和方式3接收时序接收时序如如图图7-15所示所示。图图7-15方式方式2和方式和方式3接收时序接收时序35【例例7-2】方式方式2接收在接收在双机通信双机通信中的应用。中的应用。本例对例本例对例7-1发送的数据进行发送的数据进行偶校验接收偶校验接收，程序如下，程序如下（设（设1组寄存器区的组寄存器区

23、的R0为数据缓冲区指针）。为数据缓冲区指针）。PIRI：PUSHPSW；保护现场；保护现场PUSHAccSETBRS0 ；选择；选择1组寄存器区组寄存器区CLRRS1CLRRIMOVA，SBUF；将接收到数据送到累加器；将接收到数据送到累加器AMOVC，P；接收到数据字节的奇偶性送入；接收到数据字节的奇偶性送入C位位36JNCL1；C=0，收的字节，收的字节1的个数为偶数，跳的个数为偶数，跳L1处处JNBRB8，ERP；C=1，再判，再判RB8=0？如？如RB8=0，则，则；出错，跳；出错，跳ERP出错处理出错处理AJMPL2；C=1，RB8=1，收的数据正确，跳，收的数据正确，跳L2处处L1

24、：JBRB8，ERP；C=0，再判，再判RB8=1？如？如RB8=1，；则出错，跳；则出错，跳ERP出错处理出错处理L2：MOVR0，A；C=0，RB8=0或或C=1，RB8=1，；接收数据正确，存入数据缓冲区；接收数据正确，存入数据缓冲区INCR0；数据缓冲区指针增；数据缓冲区指针增1，为下次接收做准备，为下次接收做准备POP Acc；恢复现场；恢复现场POP PSWERP：；出错处理程序段入口；出错处理程序段入口RETI377.2.4方式方式3SM0、SM1=11时，方式时，方式3。为波。为波特率可变的特率可变的9位异步通位异步通信信方式，方式，除了波特率外，方式除了波特率外，方式3和方式

25、和方式2相同相同。方式。方式3发送发送和接收时序和接收时序如如图图7-11和和图图7-12所示。所示。方式方式3波特率波特率= 定时器定时器T1的溢出率的溢出率SMOD232387.3多机通信多机通信多个单片机可利用串行口进行多机通信，经常采用如多个单片机可利用串行口进行多机通信，经常采用如图图7-16所示的所示的主从式结构主从式结构。系统中有。系统中有1个主机（单片机或其个主机（单片机或其他有串行接口的微机）和多个单片机组成的从机系统。他有串行接口的微机）和多个单片机组成的从机系统。主主机的机的RXD与所有从机的与所有从机的TXD端相连端相连，TXD与所有从机的与所有从机的RXD端相连端相连

26、。从机地址从机地址分别为分别为01H、02H和和03H。图图7-16多机通信系统示意图多机通信系统示意图39主从式主从式是指多机系统中，只有一个主机，其余全是从机。是指多机系统中，只有一个主机，其余全是从机。主机主机发送的信息可以发送的信息可以被所有从机接收被所有从机接收，任何一个从机发送的任何一个从机发送的信息，只能由信息，只能由主机主机接收。从机和从机之间接收。从机和从机之间不能进行直接通信，不能进行直接通信，只能经主机只能经主机才能实现。才能实现。多机通信的工作原理：多机通信的工作原理：要保证要保证主机主机与与所选择的从机所选择的从机通信，须保证通信，须保证串口有识别功串口有识别功能能。

27、SCON中的中的SM2位位就是为满足这一条件设置的就是为满足这一条件设置的多机通信多机通信控制位控制位。其工作原理是在串行口以方式。其工作原理是在串行口以方式2（或方式（或方式3）接收时，）接收时，若若SM2=1，则表示进行多机通信，可能以下，则表示进行多机通信，可能以下两种情况两种情况：40（1）从机接收到的主机发来的）从机接收到的主机发来的第第9位数据位数据RB8=1时，时，前前8位位数据才装入数据才装入SBUF，并，并置中断标志置中断标志RI=1，向，向CPU发出中发出中断请求。断请求。在中断服务程序中，从机把接收到的在中断服务程序中，从机把接收到的SBUF中的数据存入数中的数据存入数据

28、缓冲区中。据缓冲区中。（2）如果从机接收到的第）如果从机接收到的第9位数据位数据RB8=0时，则时，则不产生中断不产生中断标志标志RI=1，不引起中断不引起中断，从机，从机不接收主机发来的数据不接收主机发来的数据。若若SM2=0，则接收的第，则接收的第9位数据不论是位数据不论是0还是还是1，从机都将，从机都将产生产生RI=1中断标志，接收到的数据装入中断标志，接收到的数据装入SBUF中。中。41应用这一特性，可实现应用这一特性，可实现AT89S51单片机的多机通信。单片机的多机通信。多机多机通信的工作过程：通信的工作过程：（1）各各从机从机初始化程序初始化程序允许从机的串行口中断，将串行口允许

29、从机的串行口中断，将串行口编程为方式编程为方式2或方式或方式3接收，即接收，即9位异步通信方式，且位异步通信方式，且SM2和和REN位位置置“1”，使从机处于多机通信且使从机处于多机通信且只接收地址帧只接收地址帧的状态。的状态。（2）在在主机和某个从机通信之前主机和某个从机通信之前，先将从机地址（即准备先将从机地址（即准备接收数据的从机）发送给各个从机接收数据的从机）发送给各个从机，接着才传送数据（或命，接着才传送数据（或命令），主机发出的令），主机发出的地址帧信息的第地址帧信息的第9位为位为1，数据（或命令）数据（或命令）帧的第帧的第9位为位为0。当主机向各从机发送地址帧时，各从机的串。当主

30、机向各从机发送地址帧时，各从机的串行口接收到的第行口接收到的第9位信息位信息RB8为为1，且由，且由于各从机的各从机的SM2=1，则则RI置置“1”，各从机各从机响应中断响应中断，在中断服务子程序中，在中断服务子程序中，判断判断主机送来的地址是否和本机地址相符合，若为本机地址，则主机送来的地址是否和本机地址相符合，若为本机地址，则该从机该从机SM2位清位清“0”，准备接收主机的数据或命令；若准备接收主机的数据或命令；若地址地址不相符不相符，则，则保持保持SM2=1。42（3）接着主机发送数据（或命令）帧，数据帧的第接着主机发送数据（或命令）帧，数据帧的第9位为位为0。此时各从机接收到的。此时各

31、从机接收到的RB8=0。只有与前面只有与前面地址相符合地址相符合的从机（即的从机（即SM2位已清位已清“0”的的从机）才能从机）才能激活中断标志位激活中断标志位RI，从而进入中断服务程序，从而进入中断服务程序，接收主机发来的数据（或命令）；接收主机发来的数据（或命令）；与主机发来的与主机发来的地址不相符地址不相符的从机，由于的从机，由于SM2保持为保持为1，又又RB8=0，因此，因此不能激活中断标志不能激活中断标志RI，就不能接受主机，就不能接受主机发来的数据帧。从而保证发来的数据帧。从而保证主机与从机间通信的正确性主机与从机间通信的正确性。此。此时主机与建立联系的从机已经设置为单机通信模式，

32、即在时主机与建立联系的从机已经设置为单机通信模式，即在整个通信中，通信的双方都要保持发送数据的第整个通信中，通信的双方都要保持发送数据的第9位（即位（即TB8位）为位）为0，防止其他的从机误接收数据。，防止其他的从机误接收数据。43（4）结束数据通信并为下一次的多机通信做好准备。）结束数据通信并为下一次的多机通信做好准备。在多在多机系统，机系统，每个从机都被赋予唯一的地址。每个从机都被赋予唯一的地址。例如，例如，图图7-16三三个从机的地址可设为：个从机的地址可设为：01H、02H、03H。还要还要预留预留12个个“广播地址广播地址”，它是所有从机共有的地址，它是所有从机共有的地址，例如将例如

33、将“广播地址广播地址”设为设为00H。当主机与从机的数据当主机与从机的数据通信通信结束后结束后，一定要将从机，一定要将从机再设置为多机通信模式再设置为多机通信模式，以便进行以便进行下一次的多机通信。这时要求与主机正在进行数据传输的下一次的多机通信。这时要求与主机正在进行数据传输的从机必须随时注意，从机必须随时注意，一旦接收的数据第一旦接收的数据第9位（位（RB8）为）为“1”，说明主机传送的不再是数据，而是地址，这个地，说明主机传送的不再是数据，而是地址，这个地址就有址就有可能是可能是“广播地址广播地址”。当当收到收到“广播地址广播地址”后后，便将从机的通信模式再设置成多机，便将从机的通信模式

34、再设置成多机模式，为下一次的多机通信做好准备。模式，为下一次的多机通信做好准备。447.4波特率的制定方法波特率的制定方法串行通信，收、发双方发送或接收的串行通信，收、发双方发送或接收的波特率必须一致。波特率必须一致。4种工作方式。种工作方式。方方式式0和方式和方式2的波特率是的波特率是固定固定的；的；方式方式1和方式和方式3的波特率是的波特率是可变的可变的，由，由T1溢出率溢出率确定。确定。7.4.1波特率的定义波特率的定义波特率的定义：波特率的定义：串行口串行口每秒发送（或接收）的位数每秒发送（或接收）的位数。设。设发送一位所需要的时间为发送一位所需要的时间为T，则波特率为，则波特率为1/

35、T。定时器的不同工作方式，得到的波特率的范围不一样，定时器的不同工作方式，得到的波特率的范围不一样，这是由这是由T1在在不同工作方式下不同工作方式下计数位数的不同计数位数的不同所决定。所决定。457.4.2定时器定时器T1产生波特率的计算产生波特率的计算和和串行口的工作方式有关串行口的工作方式有关。（1）方式方式0时，波特率时，波特率固定为时钟频率固定为时钟频率fosc的的1/12，不受，不受SMOD位值的影响。若位值的影响。若fosc=12MHz，波特率为，波特率为1Mbit/s。（2）方式方式2时，波特率仅与时，波特率仅与SMOD位的值有关。位的值有关。方式方式2波特率波特率= fosc若

36、若fosc=12MHz：SMOD=0，波特率，波特率=187.5kbit/s；SMOD=1，波特率，波特率为为375kbit/s。SMOD26446（3）方式）方式1或方式或方式3定定时，常用时，常用T1作为波特率发生器，其作为波特率发生器，其关系式为关系式为波特率波特率= 定时器定时器T1的溢出率的溢出率（7-1）由式（由式（7-1）见，）见，T1溢出率溢出率和和SMOD的值的值共同决定波特率共同决定波特率。在在实际设定波特率时实际设定波特率时，T1常设置为方式常设置为方式2定时（自动装初定时（自动装初值），即值），即TL1作为作为8位计数器，位计数器，TH1存放备用初值。这种方式存放备用初

37、值。这种方式操作方便，也避免操作方便，也避免因软件重装初值因软件重装初值带来的带来的定时误差定时误差。设定时器设定时器T1方式方式2的初值为的初值为X，则有，则有定时器定时器T1的溢出率的溢出率= （7-2）SMOD232osc/12256256fXX计数速率47将式（将式（7-2）代入式（）代入式（7-1），则有），则有波特率波特率=（7-3）由式（由式（7-3）可见，）可见，波特率波特率随随fosc、SMOD和初值和初值X而变化。而变化。实际使用时，经常根据实际使用时，经常根据已知波特率和时钟频率已知波特率和时钟频率fosc来来计算计算T1的初值的初值X。为避免繁杂的初值计算，。为避免繁杂

38、的初值计算，常用的波特率和初值常用的波特率和初值X间间的关系常列成的关系常列成表表7-2的的形式形式，以供查用。，以供查用。SMODosc23212(256)fX48表表7-2 用定时器用定时器T1产生的常用波特率产生的常用波特率波 特 率foscSMOD位方式初值X62.5kbit/s12 MHz12FFH19.2kbit/s11.0592 MHz12FDH9.6kbit/s11.0592 MHz02FDH4.8kbit/s11.0592 MHz02FAH2.4kbit/s11.0592 MHz02F4H1.2kbit/s11.0592 MHz02E8H49对表对表7-2有两点需要注意：有两

39、点需要注意：（1）在使用的时钟振荡频率）在使用的时钟振荡频率fosc为为12MHz或或6MHz时，时，将初值将初值X和和fosc带入式（带入式（7-3）中计算出的波特率）中计算出的波特率有一定误差有一定误差。消除误差可采用消除误差可采用时钟频率时钟频率11.0592MHz。（2）如果选用）如果选用很低的波特率很低的波特率，如波特率选为，如波特率选为55，可将，可将定时器定时器T1设置为方式设置为方式1定时。但在这种情况下，定时。但在这种情况下，T1溢出时，溢出时，需在中断服务程序中重新装入初值。中断响应时间和执行需在中断服务程序中重新装入初值。中断响应时间和执行指令时间会使波特率产生一定的误差

40、，可用改变初值的方指令时间会使波特率产生一定的误差，可用改变初值的方法加以调整。法加以调整。50【例例7-3】若时钟频率为若时钟频率为11.0592MHz，选用选用T1的的方式方式2定定时时作为波特率发生器，作为波特率发生器，波特率为波特率为2400bit/s，求初值。，求初值。设设T1为方式为方式2定时，选定时，选SMOD=0。将已知条件带入式（将已知条件带入式（7-3）中）中波特率波特率=2400从中解得从中解得X=244=F4H。只要把只要把F4H装入装入TH1和和TL1，则，则T1产生的波特率为产生的波特率为2400bit/s。该结果也可直接从表。该结果也可直接从表7-2中查到。中查到

41、。这里时钟振荡频率选为这里时钟振荡频率选为11.0592MHz，就可使就可使初值为整数初值为整数，从而产生精确的波特率。从而产生精确的波特率。SMODosc23212(256)fX517.5串行口的应用串行口的应用利用串行口可实现单片机间的利用串行口可实现单片机间的点对点串行通信点对点串行通信、多机通多机通信信以及以及单片机与单片机与PC机间机间的单机或多机通信。限于篇幅，的单机或多机通信。限于篇幅，本节仅介绍单片机间的本节仅介绍单片机间的双机串行通信双机串行通信的接口和软件设计。的接口和软件设计。7.5.1双机串行通信的硬件连接双机串行通信的硬件连接AT89S51串行口的输入、输出均为串行口

42、的输入、输出均为TTL电平电平。抗干扰性抗干扰性差，传输距离短，传输速率低。差，传输距离短，传输速率低。为提高串行通信的可靠性，为提高串行通信的可靠性，增大增大串行通信的距离和提高传输速率串行通信的距离和提高传输速率，都采用，都采用标准标准串行接串行接口口，如，如RS-232、RS-422A、RS-485等。等。根据通信距离和抗干扰性要求，可选择根据通信距离和抗干扰性要求，可选择TTL电平传输、电平传输、RS-232C、RS-422A、RS-485串口串口进行串行数据传输。进行串行数据传输。521TTL电平通信接口电平通信接口如果两个单片机如果两个单片机相距在相距在1.5m之内，它们的串行口可

43、之内，它们的串行口可直接相直接相连连，接口如，接口如图图7-9所示所示。甲机。甲机RXD与乙机与乙机TXD端相连，乙机端相连，乙机RXD与甲机与甲机TXD端相连。端相连。2RS-232C双机通信接口双机通信接口如果双机通信如果双机通信距离在距离在1.515m之间时，可用之间时，可用RS-232C标准标准接口接口实现点对点的双机通信，接口如实现点对点的双机通信，接口如图图7-17所示所示。图。图7-17的的MAX232A是美国是美国MAXIM（美信）公司生产的（美信）公司生产的RS-232C双工双工发送器发送器/接收器电路芯片。接收器电路芯片。53图图7-17RS-232C双机通信接口电路双机通

44、信接口电路543RS-422A双机通信接口双机通信接口RS-232C有有明显缺点明显缺点：传输速率低、通信距离短、接传输速率低、通信距离短、接口处信号容易产生串扰口处信号容易产生串扰等。国际上又推出了等。国际上又推出了RS-422A标准。标准。与与RS-232C的的主要区别主要区别是，是，收发双方的信号地收发双方的信号地不再共地不再共地，RS-422A采用了采用了平衡驱动平衡驱动和和差分接收差分接收的方法。用于数据传的方法。用于数据传输的是输的是两条平衡导线两条平衡导线，这相当于两个单端驱动器。，这相当于两个单端驱动器。RS-422A能在能在长距离、高速率长距离、高速率下传输数据。它的下传输数

45、据。它的最大最大传输率为传输率为10Mbit/s，电缆允许，电缆允许长度为长度为12m，如果，如果采用较低采用较低传输速率时传输速率时，最大传输距离最大传输距离可达可达1219m。554RS-485双机通信接口双机通信接口RS-422A双机通信双机通信需四芯传输线需四芯传输线，这对长距离通信很，这对长距离通信很不经济，故在工业现场，通常采用不经济，故在工业现场，通常采用双绞线传输的双绞线传输的RS-485串行通信接口串行通信接口，很容易实现多机通信。，很容易实现多机通信。RS-485是是RS-422A的变型，它的变型，它与与RS-422A的区别的区别：RS-422A为全双工为全双工，采用两对平

46、衡差分信号线；，采用两对平衡差分信号线；RS-485为半双工为半双工，采用，采用一对平衡差分信号线一对平衡差分信号线。RS-485对于多站互连是十分方便的对于多站互连是十分方便的，很容易实现多，很容易实现多机通信。机通信。RS-485允许最多允许最多并联并联32台驱动器和台驱动器和32台接收器台接收器。图图7-19为为RS-485通信接口电路。与通信接口电路。与RS-422A一样，最大一样，最大传输距离约为传输距离约为1219m，最大传输速率为最大传输速率为10Mbit/s。56图图7-19RS-485双机通信接口电路双机通信接口电路577.5.2 7.5.2 串行通信设计需要考虑的问题串行通

47、信设计需要考虑的问题单片机的串行通信接口设计时，单片机的串行通信接口设计时，需考虑如下问题需考虑如下问题。（1 1）首先确定通信双方的）首先确定通信双方的数据传输速率数据传输速率。（2 2）由数据传输速率）由数据传输速率确定采用的串行通信接口确定采用的串行通信接口标准。标准。（3）在通信接口标准允许的范围内）在通信接口标准允许的范围内确定通信的波特率确定通信的波特率。为。为减小波特率的误差，通常减小波特率的误差，通常选用选用11.0592MHz的晶振频率。的晶振频率。（4）根据任务需要，确定收发双方使用的）根据任务需要，确定收发双方使用的通信协议通信协议。（5）通信线的选择通信线的选择，这是要

48、考虑的一个很重要的因素。通，这是要考虑的一个很重要的因素。通信线一般信线一般选用选用双绞线双绞线较好较好，并根据传输的距离选择纤芯的直，并根据传输的距离选择纤芯的直径。如果空间的干扰较多，还要选择带有屏蔽层的双绞线。径。如果空间的干扰较多，还要选择带有屏蔽层的双绞线。（6）通信协议确定后，进行通信）通信协议确定后，进行通信软件编程软件编程，请见下面介绍。，请见下面介绍。587.5.3双机串行通信软件编程双机串行通信软件编程串行口的串行口的方式方式13是是用于串行通信用于串行通信的，下面介绍双机的，下面介绍双机串行通信软件编程。串行通信软件编程。应当说明的是，下面介绍的双机串行通信的编程实际上应

49、当说明的是，下面介绍的双机串行通信的编程实际上与上面介绍的各种串行标准的硬件接口电路无关，因为采与上面介绍的各种串行标准的硬件接口电路无关，因为采用不同的标准串行通信接口仅仅是由双机串行通信距离、用不同的标准串行通信接口仅仅是由双机串行通信距离、传输速率以及抗干扰性能来决定的。传输速率以及抗干扰性能来决定的。591串行口方式串行口方式1应用编程应用编程【例例7-4】采用采用方式方式1进行双机串行通信，收、发双方均采进行双机串行通信，收、发双方均采用用6MHz晶振晶振，波特率为，波特率为2400bit/s，一帧信息为一帧信息为10位位，发送方把以发送方把以78H、77H单元的内容单元的内容为为首

50、地址首地址，以，以76H、75H单元内容减单元内容减1为为末地址末地址的数据块通过串口发送给收方。的数据块通过串口发送给收方。发送方要发送的发送方要发送的数据块数据块的地址为的地址为2000H201FH。先发地址。先发地址帧，再发数据帧；接收方在接收时帧，再发数据帧；接收方在接收时使用一个标志位使用一个标志位来来区分区分接收的是地址还是数据，然后将其分别存放到指定的单元接收的是地址还是数据，然后将其分别存放到指定的单元中。中。发送方发送方可可采用采用查询方式查询方式或或中断方式中断方式发送数据，发送数据，接收方接收方可可采用采用中断或查询方式接收中断或查询方式接收。60（1）甲机发送程序）甲机