最新单片机串行通信ppt课件.ppt
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1、2单片机应用技术单片机应用技术串行通信1.串行通信基础 2.80C51串行口结构3.串行口应用举例3456789单片机应用技术单片机应用技术v 串行通信的传输方向串行通信的传输方向v 单工单工v 半双工半双工v 全双工全双工 单工 半双工 全双工1.串行通信基础10单片机应用技术单片机应用技术v 信号的调制与解调信号的调制与解调 v 调制器把数字信号转换成模拟信号,然后送到调制器把数字信号转换成模拟信号,然后送到通信线路上去通信线路上去v 解调器把从通信线路上收到的模拟信号转换成解调器把从通信线路上收到的模拟信号转换成数字信号。数字信号。1.串行通信基础11单片机应用技术单片机应用技术v 串行
2、通信的错误校验串行通信的错误校验 v 奇偶校验奇偶校验v 代码和校验代码和校验v 循环冗余校验循环冗余校验v 传输速率与传输距离传输速率与传输距离 v 传输速率传输速率比特率比特率: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波特率波特率:每秒钟调制信号变化的次数,单位是:波特每秒钟调制信号变化的次数,单位是:波特(Baud)。)。 v 传输距离与传输速率的关系传输距离与传输速率的关系传输距离随传输速率的增加而减小。传输距离随传输速率的增加而减小。1.串行通信基础12单片机应用技术单片机应用技术v RS-232CRS-232C接口接口 EIA(美国电子工业协会)美国电子工业协会)196
3、9年修订年修订RS-232C标准,标准,它定义了它定义了DTE与与DCE间的物理接口标准。间的物理接口标准。v 机械特性机械特性 使用使用25针连接器,连接器的尺寸及每个插针的排列位置都针连接器,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)有明确的定义。(阳头)三、三、 串行通信接口标准串行通信接口标准 1.串行通信基础13单片机应用技术单片机应用技术v 功能特性功能特性1.串行通信基础14单片机应用技术单片机应用技术v 过程特性过程特性 规定了信号间的时序关系规定了信号间的时序关系 。远程通信连接远程通信连接 v 电气特性电气特性v 负逻辑,负逻辑,DC(-3-15v)为)为1。
4、 DC(+3+15v)为为0, DC(-3+3v)为过渡区。为过渡区。1.串行通信基础15单片机应用技术单片机应用技术近程通信连接近程通信连接 1.串行通信基础16单片机应用技术单片机应用技术v 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1.串行通信基础17单片机应用技术单片机应用技术1.串行通信基础18单片机应用技术单片机应用技术v 采用采用RS-232C接口存在的问题接口存在的问题v 距离短,速率低距离短,速率低 受电容允许值的约束,传输距离一般不要超过受电容允许值的约束,传输距离一般不要超过15米。最高传送速率为米。最高传送速率为20Kbps。v 有电平偏移有电平偏
5、移 收发双方共地。通信距离较大时,在信号地上将有比较大的地电流并产收发双方共地。通信距离较大时,在信号地上将有比较大的地电流并产生压降。生压降。v 抗干扰能力差抗干扰能力差 单端输入输出。为了提高信噪比,不得不采用比较大的电压摆幅。单端输入输出。为了提高信噪比,不得不采用比较大的电压摆幅。1.串行通信基础19单片机应用技术单片机应用技术v RS-485接口接口v RS-485用于半双工用于半双工v 最多可以使用最多可以使用32 对差分驱动器对差分驱动器/接收器。还可以用中继器。接收器。还可以用中继器。 RS-485干扰抑制性好。因为阻抗低,无接地问题,传输距干扰抑制性好。因为阻抗低,无接地问题
6、,传输距离可达离可达1200米,传输速率可达米,传输速率可达1Mbps。1.串行通信基础20单片机应用技术单片机应用技术vRS-485常用于一点对多点的通信。一般采用双常用于一点对多点的通信。一般采用双绞线的结构。绞线的结构。v单片机通过单片机通过MAX485来完成来完成TTL/RS-485的电的电平转换。平转换。v普通的普通的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。转换器。1.串行通信基础21单片机应用技术单片机应用技术 2个物理上独立的接收、发送缓冲器个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF,占用同一,占用同一地址地址99H ;接
7、收器是双缓冲结构;接收器是双缓冲结构 。 2.80C51串行口结构22单片机应用技术单片机应用技术 设定工作方式、接收设定工作方式、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 一、一、 80C51串行口的控制寄存器串行口的控制寄存器 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RISCON SCON (98H)(98H)SM0、SM1:工作方式设置位:工作方式设置位 0 0:8位同步移位寄存器位同步移位寄存器 ,fosc/12 0 1:10位异步收发器(位异步收发器(8位数据),位数据),波特率可变波特率可变 1 0:11位异步收发器(位异步收发器(9位数据),位数据),
8、fosc/64或或fosc/32 1 1:11位异步收发器(位异步收发器(9位数据),位数据),波特率可变波特率可变 2.80C51串行口结构23单片机应用技术单片机应用技术vSM2,多机通信控制位。,多机通信控制位。v主要用于方式主要用于方式2和方式和方式3。对于接收机。对于接收机 SM2=0,收到,收到RB8(0或或1)即可使收到的数据进入)即可使收到的数据进入SBUF,并激活,并激活RI。 SM2=1,收到的,收到的RB80时,收到的信息丢弃,不激活时,收到的信息丢弃,不激活RI ;若收到的;若收到的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
9、中将数,进而在中断服务中将数据从据从SBUF读走。读走。v方式方式0时,时,SM2必须是必须是0。v方式方式1时,时,SM2=1时,只有接收到有效停止位时,时,只有接收到有效停止位时,RI才激活。才激活。vREN,允许串行接收位。允许串行接收位。v置置REN=1,启动串口接收过程启动串口接收过程v置置REN=0,则禁止串口接收则禁止串口接收2.80C51串行口结构24单片机应用技术单片机应用技术v TB8,在方式在方式2、3中,是发送数据的第中,是发送数据的第9位位v 数据的奇偶校验位数据的奇偶校验位v 地址帧地址帧/数据帧的标志位数据帧的标志位v RB8,在方式在方式2、3中,是接收到数据的
10、第中,是接收到数据的第9位位v奇偶校验位奇偶校验位v地址帧地址帧/数据帧的标志位。数据帧的标志位。v方式方式1时,若时,若SM2=0,则,则RB8是接收到的停止位。是接收到的停止位。2.80C51串行口结构25单片机应用技术单片机应用技术v TI,发送中断标志位。发送中断标志位。v方式方式0时,串行发送第时,串行发送第8位数据结束时位数据结束时v其它方式,串行发送停止位的开始时其它方式,串行发送停止位的开始时v硬件使硬件使TI置置1,发中断申请。必须在中断服务程序中用软件,发中断申请。必须在中断服务程序中用软件将其清将其清0。vRI,接收中断标志位。接收中断标志位。v方式方式0时,串行接收第时
11、,串行接收第8位数据结束时位数据结束时v其它方式,串行接收停止位的中间时其它方式,串行接收停止位的中间时v硬件使硬件使RI置置1,发中断申请。必须在中断服务程序中用软,发中断申请。必须在中断服务程序中用软件将其清件将其清0。2.80C51串行口结构26单片机应用技术单片机应用技术PCON : v SMOD, 波特率倍增位。波特率倍增位。v在方式在方式1、2、3时,波特率与时,波特率与SMOD有关:有关:vSMOD=1时,波特率提高一倍。复位时,时,波特率提高一倍。复位时,SMOD=0。SMOD PCON PCON (97H)(97H)2.80C51串行口结构27单片机应用技术单片机应用技术 二
12、、二、 80C51串行口的工作方式串行口的工作方式 v 方式方式0 同步移位寄存器的输入输出方式。用于扩展并行输入或输出口。数同步移位寄存器的输入输出方式。用于扩展并行输入或输出口。数据由据由RXD引脚输入或输出,移位脉冲由引脚输入或输出,移位脉冲由TXD引脚输出。引脚输出。8位数据。波位数据。波特率为特率为fosc/12。 v 方式方式0输出输出2.80C51串行口结构28单片机应用技术单片机应用技术 v 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2.80C51串行口结构29单片机应用技术单片机应用技术 v 方式方式1 10位数据的异步通信。帧格式如图所示。位数据的异步通信。
13、帧格式如图所示。v 方式方式1输出输出2.80C51串行口结构30单片机应用技术单片机应用技术 v 方式方式1输入输入v 置置REN为为1时,接收器检测到时,接收器检测到RXD引脚输入电平发生负跳变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。收这一帧信息的其余位。v 当当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,将收)时,将收到的到的9位数据的前位数据的前8位装入位装入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
14、求中断。请求中断。2.80C51串行口结构31单片机应用技术单片机应用技术 v 方式方式2和方式和方式3 11位数据的异步通信。位数据的异步通信。起始位起始位1位,数据位,数据9位,停止位位,停止位1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的波特率由定时器的波特率由定时器T1的溢出率决定的溢出率决定2.80C51串行口结构32单片机应用技术单片机应用技术 v 方式方式2和方式和方式3输出输出 先把起始位先把起始位0输出到输出到TXD,然后发送移位寄存器的输出位,然后发送移位寄存器的输出位(D0)。每一移位脉冲都使输出移位寄存器的各位移动一)。
15、每一移位脉冲都使输出移位寄存器的各位移动一位,并由位,并由TXD引脚输出。引脚输出。 最后一次移位后,置最后一次移位后,置TI=1,请求中断。,请求中断。 2.80C51串行口结构33单片机应用技术单片机应用技术 v 方式方式2和方式和方式3输入输入v数据从右边移入输入移位寄存器,最后一次移位后,若数据从右边移入输入移位寄存器,最后一次移位后,若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)时,接收到的数据装入接收缓冲器到的数据装入接收缓冲器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。请求中断。v如果条件不
16、满足,则数据丢失,且不置位如果条件不满足,则数据丢失,且不置位RI2.80C51串行口结构34单片机应用技术单片机应用技术v 波特率的计算波特率的计算 方式方式0、2的波特率是固定的,而方式的波特率是固定的,而方式1、3的波特率是的波特率是可变的,由定时器可变的,由定时器T1的溢出率来决定。的溢出率来决定。 方式方式0波特率波特率 = fosc/12方式方式2波特率波特率 =(2SMOD/64) fosc 方式方式1波特率波特率 =(2SMOD/32)(T1溢出率)溢出率)方式方式3波特率波特率 =(2SMOD/32)(T1溢出率)溢出率)T1 溢出率溢出率 = fosc /12256 (TH
17、1)T1方式方式2,TR1=1(以启动定时器)(以启动定时器) 2.80C51串行口结构35单片机应用技术单片机应用技术2.80C51串行口结构36单片机应用技术单片机应用技术串行口初始化具体步骤:串行口初始化具体步骤:v确定确定T1的工作方式(编程的工作方式(编程TMOD寄存器);寄存器);v计算计算T1的初值,装载的初值,装载TH1、TL1;v启动启动T1(编程(编程TCON中的中的TR1位);位);确定串行口控制(编程确定串行口控制(编程SCON寄存器);寄存器); 串行口在中断方式工作时,还要进行中断设置串行口在中断方式工作时,还要进行中断设置(编程(编程IE、IP寄存器)。寄存器)。
18、2.80C51串行口结构37单片机应用技术单片机应用技术一、 单片机与单片机的通信 v 点对点的通信点对点的通信 v硬件连接硬件连接 3. 串行口应用举例38单片机应用技术单片机应用技术39单片机应用技术单片机应用技术 设设1号机是发送方,号机是发送方,2号机是接收方。当号机是接收方。当1号机发送时,先发送一个号机发送时,先发送一个“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,表示同意接收。应答信号,表示同意接收。当当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,每发送一个数据字节都后,开始发送数据,每发送一个数据字节都要计算要计算“校验和校
19、验和”,假定数据块长度为,假定数据块长度为16个字节,起始地址为个字节,起始地址为40H,一,一个数据块发送完毕后立即发送个数据块发送完毕后立即发送“校验和校验和”。2号机接收数据并转存到数据号机接收数据并转存到数据缓冲区,起始地址也为缓冲区,起始地址也为40H,每接收到一个数据字节便计算一次,每接收到一个数据字节便计算一次“校验校验和和”,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号机发来的号机发来的“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。若两者相等,说明接收正确,号机求出的校验和进行比较。若两者相等,说明接收正确,2号机回答号机回答00H;若两者不相等
20、,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。若收到的答复非零,则重新发送数据一次。双后结束发送。若收到的答复非零,则重新发送数据一次。双方约定采用串行口方式方约定采用串行口方式1进行通信,一帧信息为进行通信,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;波特率为个数据位和一个停止位;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寄寄存器的存器的SMOD
21、位为位为0。 3. 串行口应用举例40单片机应用技术单片机应用技术发送程序清单如下:发送程序清单如下: ASTARTASTART:CLR EACLR EA MOV TMOD MOV TMOD,#20H #20H ;定时器;定时器1 1置为方式置为方式 2 2 MOV TH1 MOV TH1,#0FDH #0FDH ;装载定时器初值,波特率;装载定时器初值,波特率? ? MOV TL1 MOV TL1,#0FDH#0FDH MOV PCON MOV PCON,#00H #00H SETB TR1 SETB TR1 ;启动定时器;启动定时器 MOV SCONMOV SCON,#50H #50H ;
22、设定串口方式;设定串口方式1 1,且准备接收应答信号,且准备接收应答信号 ALOOP1ALOOP1:MOV SBUFMOV SBUF,#01H #01H ;发联络信号;发联络信号 JNB TIJNB TI,$ $ ;等待一帧发送完毕;等待一帧发送完毕 CLR TI CLR TI ;允许再发送;允许再发送 JNB RIJNB RI,$ $ ;等待;等待2 2号机的应答信号号机的应答信号 CLR RI CLR RI ;允许再接收;允许再接收 MOV AMOV A,SBUF SBUF ;2 2号机应答后,读至号机应答后,读至A A CJNE A,#02H, ALOOP1 CJNE A,#02H, A
23、LOOP1 ;2 2号机未准备好,继续联络号机未准备好,继续联络 ALOOP2ALOOP2:MOV R0MOV R0,#30H #30H ;2 2号机准备好,设定数据块地址指针初值号机准备好,设定数据块地址指针初值 MOV R7MOV R7,#20H #20H ;设定数据块长度初值;设定数据块长度初值 MOV R6MOV R6,#00H #00H ;清校验和单元;清校验和单元3. 串行口应用举例41单片机应用技术单片机应用技术 ALOOP3ALOOP3:MOV SBUFMOV SBUF,R0 R0 ;发送一个数据字节;发送一个数据字节 MOV AMOV A,R6 R6 ADD A ADD A,
24、R0 R0 ;求校验和;求校验和 MOV R6MOV R6,A A ;保存校验和;保存校验和 INC R0INC R0 JNB TI JNB TI,$ $ CLR TI CLR TI DJNZ R7 DJNZ R7,ALOOP3 ALOOP3 ;整个数据块是否发送完毕;整个数据块是否发送完毕 MOV SBUFMOV SBUF,R6 R6 ;发送校验和;发送校验和 JNB TIJNB TI,$ $ CLR TI CLR TI JNB RI JNB RI,$ $ ;等待;等待2 2号机的应答信号号机的应答信号 CLR RICLR RI MOV A MOV A,SBUF SBUF ;2 2号机应答,
25、读至号机应答,读至A A JNZ ALOOP2 JNZ ALOOP2 ;2 2号机应答号机应答“错误错误”,转重新发送,转重新发送 RET RET ;2 2号机应答号机应答“正确正确”,返回,返回3. 串行口应用举例42单片机应用技术单片机应用技术接收程序清单如下: BSTARTBSTART:CLR EACLR EA MOV TMOD MOV TMOD,#20H#20H MOV TH1 MOV TH1,#0FDH#0FDH MOV TL1 MOV TL1,#0FDH#0FDH MOV PCON MOV PCON,#00H#00H SETB TR1 SETB TR1 MOV SCON MOV S
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