串行口及串行通信技术精选PPT.ppt
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1、关于串行口及串行通信技术第1页,讲稿共74张,创作于星期一什么是串行通信?什么是串行通信?vv串行通信和并行通信串行通信和并行通信 计算机1 GND 计算机2 GND并行通信 计算机1 GND 计算机2 GND发送接收串行通信并行通信:数据的各位并行通信:数据的各位并行通信:数据的各位并行通信:数据的各位同时同时同时同时传送;传送;传送;传送;串行通信:数据串行通信:数据串行通信:数据串行通信:数据一位一位一位一位一位一位一位一位顺序传送。顺序传送。顺序传送。顺序传送。v快、多快、多(数据线)、近近慢、少、远第2页,讲稿共74张,创作于星期一串行通信制式:串行通信制式:单工单工(a)(a)(a
2、)(a)、半双工半双工半双工半双工(b)(b)和和全双工全双工全双工全双工(c)(c)(c)(c)(simplex half duplex full duplex)(simplex half duplex full duplex)(simplex half duplex full duplex)(simplex half duplex full duplex)发送器A站接收器B站单工通信(a)发收A站发收B站发收A站发收B站(b)(c)第3页,讲稿共74张,创作于星期一v 异异 步步 通通 信信,ASYNC(Asynchronous Data Communication):帧格式传送:帧格式传
3、送:帧格式传送:帧格式传送,信息量不大信息量不大vv1 1个起始位,个起始位,0 0vv5 58个数据位个数据位vv奇偶校验位奇偶校验位vv1 12个停止位,个停止位,0串行通信的分类:串行通信的分类:异步异步异步异步(Asynchronous Communication)(Asynchronous Communication)(Asynchronous Communication)(Asynchronous Communication)同步同步同步同步(Synchronous Communication)(Synchronous Communication)(Synchronous Comm
4、unication)(Synchronous Communication)第4页,讲稿共74张,创作于星期一v 同同步步通通信信,SYNC(Synchronous SYNC(Synchronous Data Data Communication)Communication):严格同步:严格同步:严格同步:严格同步,发送同步字符发送同步字符,数据连续数据连续数据连续数据连续,信息量大信息量大信息量大信息量大,速度较高速度较高速度较高速度较高vv按数据块传送按数据块传送把要传送的字符顺序连接起来把要传送的字符顺序连接起来把要传送的字符顺序连接起来把要传送的字符顺序连接起来数据块前有同步字符,后有检
5、验字符数据块前有同步字符,后有检验字符数据块前有同步字符,后有检验字符数据块前有同步字符,后有检验字符同步字符可由通信双方约定,也可采用ASCII码中规定的SYNC代码,即16H。数据数据数据数据数据同步字符同步字符1同步字符2同步传送时,要求用同步传送时,要求用时钟时钟来实现发送端与接收端之间的同步。来实现发送端与接收端之间的同步。第5页,讲稿共74张,创作于星期一波特率(Band rate)vv数据传送速率:每秒传送的二进制代码的位数。数据传送速率:每秒传送的二进制代码的位数。vv波特率反映了串行通信的速率,也反映了对于传输通道波特率反映了串行通信的速率,也反映了对于传输通道波特率反映了串
6、行通信的速率,也反映了对于传输通道波特率反映了串行通信的速率,也反映了对于传输通道的要求。波特率越高,要求传输通道的频率越宽,一般的要求。波特率越高,要求传输通道的频率越宽,一般的要求。波特率越高,要求传输通道的频率越宽,一般的要求。波特率越高,要求传输通道的频率越宽,一般异步通信的波特率在异步通信的波特率在异步通信的波特率在异步通信的波特率在50b/s19200b/s之间。之间。之间。之间。vv相互通信的甲乙双方必须具有相同的波特率,否则无法成相互通信的甲乙双方必须具有相同的波特率,否则无法成相互通信的甲乙双方必须具有相同的波特率,否则无法成相互通信的甲乙双方必须具有相同的波特率,否则无法成
7、功地完成串行数据通信。功地完成串行数据通信。功地完成串行数据通信。功地完成串行数据通信。通信线上传送的所有位信号都保持一致的信号持续时间,每通信线上传送的所有位信号都保持一致的信号持续时间,每一位的信号持续时间都由数据传送速度确定一位的信号持续时间都由数据传送速度确定。第6页,讲稿共74张,创作于星期一举例vv假如在假如在假如在假如在1秒内,秒内,89C51串口把串口把串口把串口把100个个个个FFHFFH的数据发送出去,的数据发送出去,的数据发送出去,的数据发送出去,问波特率是多少?假若每个字符是包含一个起始位、一个问波特率是多少?假若每个字符是包含一个起始位、一个问波特率是多少?假若每个字
8、符是包含一个起始位、一个问波特率是多少?假若每个字符是包含一个起始位、一个终止位和终止位和终止位和终止位和8个数据位。个数据位。第7页,讲稿共74张,创作于星期一根据串行通信的格式及约定(如:同步方式、通讯根据串行通信的格式及约定(如:同步方式、通讯速率、数据块格式、信号电平速率、数据块格式、信号电平等)不同,形成等)不同,形成了多种串行通信的协议与接口标准。了多种串行通信的协议与接口标准。常见的有:常见的有:通用异步收发器通用异步收发器(UARTUART)本课程介绍的串口本课程介绍的串口通用串行总线(通用串行总线(USBUSB)I I2 2C C总线总线CANCAN总线总线SPISPI总线总
9、线RS-485RS-485,RS-232CRS-232C,RS422ARS422A标准标准等等等等串行通信的基本特征是数据逐位顺序进行传送。串行通信的基本特征是数据逐位顺序进行传送。第8页,讲稿共74张,创作于星期一 串行口及串行通信技术串行通信基本知识89C51串口及其应用两个单片机之间的通信单片机与PC机之间的通信第9页,讲稿共74张,创作于星期一vv概述概述有一个可编程全双工异步串行通信接口(有一个可编程全双工异步串行通信接口(有一个可编程全双工异步串行通信接口(有一个可编程全双工异步串行通信接口(UART)UART)(Universal Asynchronous Receiver/Tr
10、ansmitter(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter )管脚:管脚:管脚:管脚:TXDTXDTXDTXD(P3.1P3.1)、)、)、)、RXDRXD(P3.0P3.0P3.0P3.0)可同时发送、接收数据可同时发送、接收数据可同时发送、接收数据可同时发送、接收数据(Transmit/Receive)Transmit/Receive)有四种工作方式,帧格式有有四种工作
11、方式,帧格式有有四种工作方式,帧格式有有四种工作方式,帧格式有8 8 8 8、10101010、1111位。位。波特率波特率(Baud rate)(Baud rate)(Baud rate)(Baud rate)可设置可设置 波特率:每秒钟传送二进制数码的位数,也叫比特数,单位为b/s,即位/秒。89C51的串行接口的串行接口第10页,讲稿共74张,创作于星期一图7-7return第11页,讲稿共74张,创作于星期一串行口结构 引脚RXD (P3.0串行数据接收端)引脚TXD (P3.1串行数据发送端)MOV SBUF,A :发送数据到串口引脚 MOV A,SBUF :接收数据 RI :从串口
12、上接收数据到SBUF RI=1 TI :数据从SBUF向外发送完 TI=1第12页,讲稿共74张,创作于星期一MCS-51串行接口寄存器SBUF串行口数据缓冲器串行口数据缓冲器SCONSCON串行口控制寄存器串行口控制寄存器串行口控制寄存器串行口控制寄存器PCON电源及波特率选择寄存器电源及波特率选择寄存器电源及波特率选择寄存器电源及波特率选择寄存器第13页,讲稿共74张,创作于星期一控制寄存器控制寄存器SCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI工作方式选择多机通信控制位允许串行接收位接收数据的第9位发送数据的第9位接收中断标志发送中断标志9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H9
13、8HvSM2置置1,多机通信,用于方式,多机通信,用于方式2和方式和方式3D81,地址帧,地址帧D80,数据帧,数据帧vSM2置置0,不属于多机通信,不属于多机通信第14页,讲稿共74张,创作于星期一SM0 SM1工作方式工作方式功能功能波特率波特率0 0方式方式08位同步移位寄存器位同步移位寄存器fosc/120 1方式方式110位位UART可变可变1 0方式方式211位位UARTfosc/64或或fosc/321 1方式方式311位位UART可变可变串行方式的定义例:设串行口工作在方式例:设串行口工作在方式例:设串行口工作在方式例:设串行口工作在方式1 1 1 1,允许接收,则指令为:,允
14、许接收,则指令为:,允许接收,则指令为:,允许接收,则指令为:MOV SCON,#01010000BMOV SCON,#01010000BMOV SCON,#01010000BMOV SCON,#01010000B第15页,讲稿共74张,创作于星期一串行通信只用该位,为串行通信只用该位,为串行通信只用该位,为串行通信只用该位,为1 1时,波特率时,波特率时,波特率时,波特率22;为;为;为;为0 0时不变。时不变。时不变。时不变。电源及波特率选择寄存器电源及波特率选择寄存器PCONPCONSMOD GF1 GF0PDIDL87H第16页,讲稿共74张,创作于星期一串行口四种工作方式应用比较串行
15、口四种工作方式应用比较vv方式的选择由方式的选择由方式的选择由方式的选择由SM1SM1、SM0SM0实现。实现。实现。实现。工作方式功能说明波特率方式08位同步移位寄存器常用于扩展I/O口fosc/12方式110位UART8位数据、起始位、结束位可变(取决于定时器1溢出率)方式211位UART8位数据、起始位0、结束位1和奇偶校验位fosc/64或fosc/32方式311位UART数据、起始、校验、结束位可变(取决于定时器1溢出率)波特率的设定可参见表7.2,实际无需计算。表表第17页,讲稿共74张,创作于星期一方式0 在方式在方式在方式在方式0 0 0 0下,串行口作同步移位寄存器用,其波特
16、率固定为下,串行口作同步移位寄存器用,其波特率固定为下,串行口作同步移位寄存器用,其波特率固定为下,串行口作同步移位寄存器用,其波特率固定为f f f foscoscoscosc/12/12/12/12。串行数据从。串行数据从。串行数据从。串行数据从RXD(P3.0)RXD(P3.0)RXD(P3.0)RXD(P3.0)端输入或输出,同步移位脉冲由端输入或输出,同步移位脉冲由端输入或输出,同步移位脉冲由端输入或输出,同步移位脉冲由TXD(P3.1)TXD(P3.1)TXD(P3.1)TXD(P3.1)送出。这种方式常用于扩展送出。这种方式常用于扩展送出。这种方式常用于扩展送出。这种方式常用于扩
17、展I/OI/OI/OI/O口。口。口。口。方式0用于扩展I/O口输出第18页,讲稿共74张,创作于星期一方式0用于扩展I/O口输入第19页,讲稿共74张,创作于星期一方式110位的帧格式 串行口为波特率可调的串行口为波特率可调的1010位通用异步接口位通用异步接口UARTUART。每发送或接收。每发送或接收的一帧信息中,包括的一帧信息中,包括1 1位起始位位起始位0 0,8 8位数据位和位数据位和1 1位停止位位停止位1 1。第20页,讲稿共74张,创作于星期一方式2 串行口为串行口为串行口为串行口为11111111位位位位UARTUARTUARTUART,传送波特率与,传送波特率与,传送波特
18、率与,传送波特率与SMODSMODSMODSMOD有关。发送或接收的一帧数有关。发送或接收的一帧数有关。发送或接收的一帧数有关。发送或接收的一帧数据中包括据中包括据中包括据中包括1 1 1 1位起始位位起始位位起始位位起始位0 0 0 0,8 8 8 8位数据位,位数据位,位数据位,位数据位,1 1 1 1位可编程位位可编程位位可编程位位可编程位(用于奇偶校验用于奇偶校验用于奇偶校验用于奇偶校验)和和和和1 1 1 1位位位位停止位停止位停止位停止位1 1 1 1。11位的帧格式第21页,讲稿共74张,创作于星期一方式3 方式方式方式方式3 3 3 3为波特率可变的为波特率可变的为波特率可变的
19、为波特率可变的11111111位位位位UARTUARTUARTUART通信方式,除了波特率以通信方式,除了波特率以通信方式,除了波特率以通信方式,除了波特率以外,方式外,方式外,方式外,方式3 3 3 3和方式和方式和方式和方式2 2 2 2完全相同。完全相同。完全相同。完全相同。第22页,讲稿共74张,创作于星期一MCS-51串行口的波特率串行口的波特率1.1.1.1.方式方式0 0 0 0和方式和方式2 2的波特率是固定的的波特率是固定的的波特率是固定的的波特率是固定的 在方式2中,波特率取决于PCON中的SMOD值:当SMOD=0时,波特率为fosc/64;当SMOD=1时,波特率为fo
20、sc/32.即波特率=。oscSMODf642 在方式0中,波特率为时钟频率的1/12,即fosc/12,固定不变图图第23页,讲稿共74张,创作于星期一2.2.2.2.方式方式方式方式1 1 1 1和方式和方式和方式和方式3 3 3 3的波特率可变,由定时器的波特率可变,由定时器的波特率可变,由定时器的波特率可变,由定时器1 1 1 1的溢出率决定的溢出率决定的溢出率决定的溢出率决定波特率/(b/s)fosc/MHzSMOD定时器1C/模式初始值方式0:1 M方式2:375 k方式1、3:62.5 k19.2 k9.6 k4.8 k2.4 k1.2 k137.5 k1101101212121
21、1.05911.05911.05911.05911.05911.9866121110000000000000000222222221FFHFDHFDHFAHF4HE8H1DH72HFEEBHT波特率=returnRETURN第24页,讲稿共74张,创作于星期一 解解决决的的方方法法只只有有调调整整单单片片机机的的时时钟钟频频率率foscfosc,通常采用,通常采用11.0592MHz11.0592MHz晶振晶振。常用波特率及其产生条件常用波特率及其产生条件 常用波特率通常按规范取常用波特率通常按规范取12001200、24002400、48004800、96009600、,若采用晶振,若采用晶
22、振12MHz12MHz和和6MHz6MHz,则计算得出的,则计算得出的T1T1定时初定时初值将不是一个整数,产生波特率误差而影响串行通信的值将不是一个整数,产生波特率误差而影响串行通信的同步性能。同步性能。第25页,讲稿共74张,创作于星期一四种工作方式应用举例第26页,讲稿共74张,创作于星期一串行口的应用v编程注意事项1.设置串行口工作方式设置串行口工作方式2.设置波特率(设置波特率(SMOD,若是方式,若是方式1、3,设置,设置TI初值)初值)3.若串行口接收数据,若串行口接收数据,REN必须赋值为必须赋值为14.TI和和RI标志,须由软件清标志,须由软件清05.第第9位位第27页,讲稿
23、共74张,创作于星期一串行口工作方式0 用于扩展用于扩展I/O口口,外接,外接74HC164(串入并出)或(串入并出)或165(并入(并入串出)。串出)。RXD作为数据输入作为数据输入/输出端输出端,TXD作为同步时钟信号,作为同步时钟信号,接至时钟端。接至时钟端。8位数据为位数据为1帧,由低位到高位,帧,由低位到高位,无起始位和停止位无起始位和停止位。波特率:波特率:fosc/12第28页,讲稿共74张,创作于星期一例v用89C51串行口外接CD4049或164串入-并出移位寄存器扩展8位并行口;8位并行口的每位都接一个发光二极管,要求发光二极管从左到右以一定延迟轮流显示,并不断循环。设发光
24、二极管为共阴极接法。如图所示。89C51 RXD TXD P1.0DATA CD4049CLK STB 第29页,讲稿共74张,创作于星期一v解:设数据串行发送采用中断方式,显示延迟通过延迟程序DELAY来实现。v程序清单:ORG 0000H LJMP MAINORG0023HAJMPSBRORG2000HMAIN:MOVSCON,#00H ;串行口方式0初始化MOVA,#80H ;最左一位发光二极管先亮CLRP1.0 ;关闭并行输出MOVSBUF,A ;开始串行输出LOOP:SJMP$;等待中断SBR:SETBP1.0 ;启动并行输出ACALL DELAY ;显示延迟一段时间CLRTI ;清
25、发送中断标志RRA ;准备右移一位显示CLR P1.0 ;关闭并行输出MOVSBUF,A ;再一次串行输出RETI 第30页,讲稿共74张,创作于星期一串行口工作方式1v10位位通用异步串行口通用异步串行口UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter),1位起始位、位起始位、8位数据、位数据、1位停止位停止位。位。v波特率可调波特率可调,由定时器,由定时器T1的溢出率(定时时间)决定。的溢出率(定时时间)决定。v当一帧数据接收完毕后,必须同时满足以下条件,这次当一帧数据接收完毕后,必须同时满足以下条件,这次接收才真正有效:接收才真正有效:RE
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