教学课件微机原理（第2版）6.3串口结构与工作方式ppt（全）.pptx

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1、教学课件微机原理（第2版）6.3串口结构与工作方式2学习内容：串口结构与工作方式目标：掌握控制串口通信的SFR与四种工作方式第6章 串行总线与通信技术第6章 串行总线与通信技术36.2.1 UART组成结构UART组成结构UART串行口由发送数据缓冲器SBUF、发送控制器、输出移位寄存器，接收数据缓冲器SBUF、接收控制器、输入移位寄存器，以及串行口控制寄存器SCON和电源控制寄存器PCON等组成。第6章 串行总线与通信技术46.2.1 UART组成结构1.串行口控制寄存器SCON字节地址为98H，各位定义如下：SM1、SM0：工作方式选择位。第6章 串行总线与通信技术56.2.1 UART组

2、成结构1.串行口控制寄存器SCONREN：允许接收控制位。由软件置位或复位。当REN=1时，表示允许串行模块接收数据；REN=0，则禁止接收。TB8：方式2和方式3中，数据帧中要发送的第8位数据（或奇偶校验位）。方式0、1时不用，方式2、3时，要发送的第8位数据（0或1），必须事先用软件写入该位。第6章 串行总线与通信技术6.2.1 UART组成结构第6章 串行总线与通信技术1.串行口控制寄存器SCONRB8：方式2和方式3中，数据帧中接收到的第8位数据（或奇偶校验位）。方式2、3时，串行模块自动将接收到的第8位数据送入该位；方式1时停止位将被送入该位。76.2.1 UART组成结构1.串行口

3、控制寄存器SCONSM2：多机通讯控制位。当工作在方式2或3且SM21时，则只有当接收到的第8位（RB8）为“1”，才能置位中断接收标志RI；RB8为“0”时，清除RI；如SM2=0，则RB8无论为何值，均置位RI。在工作方式0、方式1时，SM2通常设为“0”。第6章 串行总线与通信技术6.2.1 UART组成结构第6章 串行总线与通信技术TI：发送中断标志位。发送完一帧数据硬件使TI=1。TI由软件清0。RI：接收中断标志位。接收到一帧数据时，根据SM2的值决定是否由硬件置1。该位也须由软件清0。1.串行口控制寄存器SCON96.2.1 UART组成结构2.电源控制寄存器PCON位76543

4、210位符号SMODGF1GF0PDIDLSMOD：波特率选择位。当SMOD1，表示波特率加倍，否则不加倍。第6章 串行总线与通信技术6.2.1 UART组成结构第6章 串行总线与通信技术数据缓冲器SBUF串行口中有两个物理空间上各自独立的发送缓冲器和接收缓冲器。发送缓冲器只写不读，接收缓冲器只读不写。当MCU写一个数据到SBUF（MOV SBUF,A），即启动了串行口的数据发送；当MCU读一次SBUF（MOV A,SBUF）时，即读取了接收缓冲器接收到的内容。116.2.2 UART的工作方式1.方式0：同步移位寄存器输入/输出方式波特率是固定的，为fosc/12。引脚RXD（P3.0）是数

5、据的输入或输出端；引脚TXD（P3.1）是移位同步脉冲输出端；发送或接收的一帧数据为8位二进制数，低位LSB在前，高位MSB在后。该方式实际为UART的同步串行通信方式，常用于I/O接口的扩展。第6章 串行总线与通信技术6.2.2 UART的工作方式第6章 串行总线与通信技术（1）发送过程在TI=0情况下，当一个数据写入发送缓冲器SBUF时，串行口开始发送，数据从RXD端串行输出（低位在前），TXD端输出移位同步信号。8位发送完毕由硬件将TI置“1”（表示一个字节数据发送完毕）。在软件清除TI后，可发送下一个数据。136.2.2 UART的工作方式1.方式0：同步移位寄存器输入/输出方式（2）

6、接收过程在RI0条件下，将REN置“1”便启动了串行口的接收，RXD为数据输入端，TXD为同步移位信号输出端。第6章 串行总线与通信技术6.2.2 UART的工作方式第6章 串行总线与通信技术1.方式0：同步移位寄存器输入/输出方式（2）接收过程 当移位寄存器从RXD端接收到8位数据后，将该数据移入接收SBUF，并将RI置“1”。在CPU读取该数据，用软件清除RI，此时串行口模块将准备接收下一个数据。6.2.2 UART的工作方式第6章 串行总线与通信技术2.方式1：10位异步通信方式10位数据为一帧，1位起始位、8位数据位（发送次序为先低位后高位）、1位停止位。方式1的波特率可以设置，波特率

7、=2SMOD/32(T1的溢出率)。166.2.2 UART的工作方式2.方式1：10位异步通信方式（1）发送过程在TI0情况下，向发送SBUF写入一个数据开始发送。启动发送后，在内部波特率发生器输出的移位脉冲控制下，从TXD端发出10位的帧信息，发送完毕，置TI=1，通知CPU可以发送下一字节，同时维持TXD引脚为高电平状态。第6章 串行总线与通信技术6.2.2 UART的工作方式第6章 串行总线与通信技术（2）接收过程数据从RXD端输入。REN置“1”后，接收器开始接收数据。接收步骤：A）起始位检测：检测到有效0后，即认为检测到起始位。开始接收数据。B）数据移入：连续采样10个一帧数据位，

8、在满足RI=0和接收到的停止位1后，停止位进入RB8，8位数据移入接收SBUF，并置中断标志RI为1。否则，所有接收信息将丢失。186.2.2 UART的工作方式2.方式1：10位异步通信方式（3）数据的采样与确定方法以波特率16倍的速率检测RXD端的电平，即1位数据共要检测16次，取中间的7、8、9三个点，并把2次相同的电平确定为有效的数据电平（即按少数服从多数的规则确定出该bit的电平）。第6章 串行总线与通信技术6.2.2 UART的工作方式第6章 串行总线与通信技术3.方式2和方式3：11位异步通信方式11位数据为一帧，1位起始位、8位数据位（发送次序为先低位后高位）、1位可程控位或校

9、验位、1位停止位。两种方式只是波特率的设置方法不同。方式2的波特率是固定的，为2SMOD/64fosc方式3的波特率是可编程的，波特率=2SMOD/32(T1的溢出率)，与方式1的波特率设置方法相同。206.2.2 UART的工作方式3.方式2和方式3：11位异步通信方式（1）发送过程：在数据发送前，先根据通信要求将附加的第9位数据写入SCON的TB8。TB8可由软件置位或清零，作为多机通信中的地址/数据标识位，也可作帧数据的奇偶校验位。将要发送的数据写入发送SBUF，即可启动一次发送。在发送完起始位和8位数据后，硬件自动把TB8装到发送移位寄存器进行发送，当停止位也发送完毕后置TI=1，向C

10、PU请求中断，表示可以发送下一字节，同时维持TXD引脚为高电平状态。第6章 串行总线与通信技术216.2.2 UART的工作方式3.方式2和方式3：11位异步通信方式（2）接收过程：先设置REN为1，使串行口处于允许接收状态，同时要将RI清0。接收器开始以波特率16倍的速率检测RXD电平，检测到由高到低的负跳变，和有效的起始位后，开始接收本帧其余信息，并将第8位信息自动存入RB8。第6章 串行总线与通信技术6.2.2 UART的工作方式第6章 串行总线与通信技术接收完一帧信息后，要根据SM2和TB8的值，决定此次接收的数据是否有效。当SM2=0时，则不管RB8是0或1，都将8位数据装入接收SB

11、UF，RI置1，表示串口接收到一个数据。当SM2=1，则仅当接收的RB8=1时，才会将8位数据装入接收SBUF，RI置1，表示接收到一帧有效信息；否则，接收的信息无效而丢失。236.2.3 UART的波特率1.四种工作方式的波特率方式0的波特率是固定的，波特率fosc/12，其周期即为机器周期。方式2的波特率有两种选择：波特率2SMOD/64fosc。置PCON中的SMOD0，则波特率为fosc/64；置PCON中的SMOD1，则波特率为fosc/32。第6章 串行总线与通信技术6.2.3 UART的波特率第6章 串行总线与通信技术方式1和方式3的波特率可变，由T1或T2的溢出速率控制。（对于

12、8051默认T1作为波特率发生器）波特率2SMOD/32（T1溢出率）当SMOD0，波特率为1/32（T1溢出率）；当SMOD1，波特率=1/16（T1溢出率）。256.2.3 UART的波特率2.定时器TI作为波特率发生器定时器T1作波特率发生器时，工作在定时方式2，即8位自动重装载方式，禁止中断。设初值为X，则T1的定时时间T为：第6章 串行总线与通信技术266.2.3 UART的波特率2.定时器TI作为波特率发生器 定时器T1的初值与波特率的关系：常用波特率Fosc（MHz）SMODTH1初值11520011.05921FFH3840011.05921FEH1920011.05921FDH960011.05920FDH480011.05920FAH240011.05920F4H120011.05920E8H第6章 串行总线与通信技术6.2.3 UART的波特率第6章 串行总线与通信技术2.定时器TI作为波特率发生器 定时器T1的初值与波特率的关系：如果晶振频率为12MHz，波特率要求2400，在SMOD=0时，TH1=F3H，波特率的实际计算值是2404，误差为0.11%。如果2个微控制器的波特率相同，则不会影响通信；如果2个微控制器的波特率误差超过2.5%，则可能会引起通信错误。