串行通信章改PPT讲稿.ppt
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1、串行通信章改第1页,共54页,编辑于2022年,星期三二、串行通信的传输方式二、串行通信的传输方式单工:单方向单工:单方向半双工:发送接收分时进行半双工:发送接收分时进行全双工:发送接收同时进行全双工:发送接收同时进行第2页,共54页,编辑于2022年,星期三三、异步和同步通信三、异步和同步通信 同步通信特点:同步通信特点:发送和接收时钟始终保持严格同步。由发送一方用发送和接收时钟始终保持严格同步。由发送一方用同步字符指示每一同步数据流的开始。发送方不得间断同步字符指示每一同步数据流的开始。发送方不得间断发送数据,否则插入同步字符。发送数据,否则插入同步字符。起始位起始位 数据位数据位 奇偶校
2、验位奇偶校验位 终止位终止位异步通信特点:异步通信特点:数据是一帧一帧的传送。规定了字符数据的传送格式。用数据是一帧一帧的传送。规定了字符数据的传送格式。用“起始位起始位”“”“终止位终止位”指示每一个传输数据的开始和结束。每指示每一个传输数据的开始和结束。每个数据都以相同的帧格式传输。个数据都以相同的帧格式传输。第3页,共54页,编辑于2022年,星期三 同步通信数据格式同步通信数据格式第4页,共54页,编辑于2022年,星期三 异步通信数据格式异步通信数据格式第5页,共54页,编辑于2022年,星期三四、通信数据的差错检测四、通信数据的差错检测(1)奇偶校验)奇偶校验 在数据位后附加一个奇
3、偶校验位,该位可为在数据位后附加一个奇偶校验位,该位可为“0”或或“1”,以保证整个字符(包括校验位)中,以保证整个字符(包括校验位)中“1”的个数为偶数的个数为偶数(偶校验偶校验)或为奇数()或为奇数(奇校验奇校验)。接收方按约定检查数据是否)。接收方按约定检查数据是否正确。正确。(2)校验和)校验和 发送方对数据块简单求和,产生一个单字节校验字符发送方对数据块简单求和,产生一个单字节校验字符(校校验和验和)附加到数据块的结尾。接收方对收到的数据求和后与)附加到数据块的结尾。接收方对收到的数据求和后与收到的校验和进行比较,不同则有误。收到的校验和进行比较,不同则有误。(3)返回检验)返回检验
4、 收到数据全部返回。收到数据全部返回。第6页,共54页,编辑于2022年,星期三五、波特率五、波特率 数据传送速率,用每秒传送位数表示。数据传送速率,用每秒传送位数表示。例:电传机最快传送速率为例:电传机最快传送速率为10字符字符/秒,每个字符秒,每个字符11位,位,则波特率为则波特率为 11位位/字符字符10字符字符/秒秒=110位位/秒秒六、串行通信的过程及通信协议六、串行通信的过程及通信协议串串并转换与设备同步并转换与设备同步 两个通信设备在串行线路上成功地实现通信必须两个通信设备在串行线路上成功地实现通信必须解决两个问题:解决两个问题:一是串一是串并转换,即如何把要发送的并行数据串行化
5、,把接并转换,即如何把要发送的并行数据串行化,把接收的串行数据并行化;收的串行数据并行化;二是设备同步,即同步发送设备与接收设备的工作节拍,以二是设备同步,即同步发送设备与接收设备的工作节拍,以确保发送数据在接收端被正确读出。确保发送数据在接收端被正确读出。第7页,共54页,编辑于2022年,星期三发送时的并发送时的并-串转换串转换第8页,共54页,编辑于2022年,星期三接收时的串接收时的串-并转换并转换第9页,共54页,编辑于2022年,星期三 进行串行通信的两台设备必须同步工作才能有效地检进行串行通信的两台设备必须同步工作才能有效地检测通信线路上的信号变化,从而采样传送数据脉冲。测通信线
6、路上的信号变化,从而采样传送数据脉冲。设备同步对通信双方有两个共同要求:设备同步对通信双方有两个共同要求:一是通信双方必须采用统一的编码方法;一是通信双方必须采用统一的编码方法;二是通信双方必须能产生相同的传送速率。二是通信双方必须能产生相同的传送速率。串行通信协议串行通信协议 通信协议是对数据传送方式的规定,包括数据格式定通信协议是对数据传送方式的规定,包括数据格式定义和数据位定义等。义和数据位定义等。起始位起始位数据位数据位 奇偶校验位奇偶校验位停止位停止位波特率设置波特率设置挂钩(握手)信号约定挂钩(握手)信号约定第10页,共54页,编辑于2022年,星期三串行通信接口电路功能:串行通信
7、接口电路功能:CPU并行输出并行输出 CPU并行输入并行输入 串行发送串行发送 串行接收串行接收 Universal Asychronous Receiver /Transmitter 通用异步接收器通用异步接收器/发送器发送器UART Universal Synchronous Receiver /Transmitter 通用同步接收器通用同步接收器/发送器发送器USRT通用同步通用同步/异步异步接收器接收器/发送器发送器USART7.2 7.2 串行口及应用串行口及应用第11页,共54页,编辑于2022年,星期三典型串行接口芯片:典型串行接口芯片:INS8250 8251MCS-51的串行
8、通信口特点:的串行通信口特点:片内一个全双工串行口片内一个全双工串行口 四种方式编程选择四种方式编程选择 波特率由软件控制、片内定时器产生波特率由软件控制、片内定时器产生 接收接收/发送均可工作在查询或中断方式发送均可工作在查询或中断方式一、一、89C51串行口串行口 1.结构结构 89C51通过引脚通过引脚RXD(P3.0,串行数据接收端)和引,串行数据接收端)和引脚脚TXD(P3.1,串行数据发送端)与外界进行通信。,串行数据发送端)与外界进行通信。第12页,共54页,编辑于2022年,星期三 串行口内部结构示意简图串行口内部结构示意简图第13页,共54页,编辑于2022年,星期三2.串行
9、口控制字及特殊功能寄存器串行口控制字及特殊功能寄存器(1)SBUF 串行数据缓冲器串行数据缓冲器 发送缓冲器发送缓冲器接收缓冲器接收缓冲器 同名同地址同名同地址 99H 串行发送与接收的速率与移位时钟同步。串行发送与接收的速率与移位时钟同步。89C5189C51用定时用定时器器T1T1作为串行通信的波特率发生器,作为串行通信的波特率发生器,T1T1溢出率经溢出率经2 2分频(或分频(或不分频)后又经不分频)后又经1616分频作为串行发送或接收的移位脉冲。分频作为串行发送或接收的移位脉冲。移位脉冲的速率即是波特率。移位脉冲的速率即是波特率。CPU 发送数据发送数据 SUBF TXD(P3.1)串
10、行输出串行输出CPU 接收数据接收数据 SUBF RXD(P3.0)接收数据接收数据 第14页,共54页,编辑于2022年,星期三(2)PCON电源控制寄存器(电源控制寄存器(87H)SMOD D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0PCON波特率选择波特率选择其它定义位其它定义位字节地址字节地址87HSMOD1,串口方式,串口方式1,2或或3,波特率提高一倍。,波特率提高一倍。可用可用MOVPCON,80H;或或MOV87H,80H;使;使SMOD置置1用于波特率选择用于波特率选择第15页,共54页,编辑于2022年,星期三(3)串口控制寄存器)串口控制寄存器SCON(98H)位地址位
11、地址 9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI位位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0SCON字节地址字节地址98H串行口操作方式选择位00方式001方式110方式211方式3允许方式2、3的多机通信使能位允许串行接收位1允许接收;0禁止接收方式2、3中要发送的第9位数据,可编程方式2、3中接收到的第9位数据。发送中断标志接收中断标志第16页,共54页,编辑于2022年,星期三3.串行接口工作方式串行接口工作方式串口工作方式由串口工作方式由SM0,SM1决定,见下表:决定,见下表:串行口方式选择串行口方式选择 SM0
12、 SM1 0 0 0 1 1 0 1 1方式方式 0 1 2 3 功能说明功能说明 移位寄存器方式移位寄存器方式 8位位UART 9位位UART 9位位UART 波特率波特率 fosc/12 可变可变 fosc/64或或fosc/32 可变可变方式方式1、3的波特率:的波特率:波特率(波特率(2SMOD/32)T1溢出率溢出率=第17页,共54页,编辑于2022年,星期三(1)方式)方式0同步移位寄存器方式同步移位寄存器方式vRxD(P3.0)串行发送或接收数据,)串行发送或接收数据,vTxD(P3.1)输出同步移位脉冲,)输出同步移位脉冲,v数据传送以数据传送以8位为一帧,最低有效位位为一帧
13、,最低有效位LSB居先,居先,v波特率为波特率为第18页,共54页,编辑于2022年,星期三方式方式0 0接收电路及时序接收电路及时序第19页,共54页,编辑于2022年,星期三说明说明:v方式方式0发送或接收完发送或接收完8位数据后由硬件置位发送中断标志位数据后由硬件置位发送中断标志TI或接收中断标志或接收中断标志RI。vCPU响应中断请求转入中断服务程序时并不清响应中断请求转入中断服务程序时并不清TI或或RI。v中断标志中断标志TI或或RI要用程序来清要用程序来清0。具体做法:。具体做法:vCLRTICLRRIv或或ANLSCON,0FEHANLSCON,0FDH 来实现。来实现。v以方式
14、以方式0工作时工作时SM2位(多机通信控制位)必须为位(多机通信控制位)必须为0.第20页,共54页,编辑于2022年,星期三()方式()方式18位异步通信方式位异步通信方式TxD(P3.1)发送数据,)发送数据,RxD(P3.0)接收数据,)接收数据,一帧信息一帧信息10位位D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7起起始始位位停停止止位位波特率波特率第21页,共54页,编辑于2022年,星期三方式方式1 1发送和接收时序发送和接收时序第22页,共54页,编辑于2022年,星期三()方式()方式29位异步通信接口位异步通信接口D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8起起始始位
15、位停止位停止位TxD(P3.1)发送数据,)发送数据,RxD(P3.0)接收数据,)接收数据,一帧信息一帧信息11位位波特率波特率第23页,共54页,编辑于2022年,星期三(4)方式)方式39位异步通信接口位异步通信接口TxD(P3.1)发送数据,)发送数据,RxD(P3.0)接收数据,)接收数据,一帧信息一帧信息11位位D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8起起始始位位停止位停止位波特率波特率第24页,共54页,编辑于2022年,星期三方式方式2 2、方式、方式3 3发送和接收时序发送和接收时序第25页,共54页,编辑于2022年,星期三4.串行口波特率设置串行口波特率设置方
16、式方式0:波特率:波特率=为时钟频率,由硬件决定为时钟频率,由硬件决定方式方式2:波特率:波特率=SMOD为特殊功能寄存器为特殊功能寄存器PCON最高位,由软件决定最高位,由软件决定.T1溢出率:溢出率:T1溢出次数每秒溢出次数每秒方式,方式,3:波特率:波特率 T1溢出一次所需时间溢出一次所需时间 (28-N)12/foscT1溢出率溢出率=1/溢出一次所需时间溢出一次所需时间=波特率波特率=第26页,共54页,编辑于2022年,星期三初始化步骤初始化步骤MOV TMOD,#20HMOV TH1,#XXH ;定时器初始化(如果波特率和定定时器初始化(如果波特率和定MOV TL1,#XXH;时
17、器有关)时器有关)SETB TR1 MOV PCON,#80H;串行口初始化,根据工作方式和波串行口初始化,根据工作方式和波MOV SCON,#50H;特率等决定特率等决定SETB EA;中断开放中断开放SETB ES第27页,共54页,编辑于2022年,星期三二、二、89C51串行口应用串行口应用 1.串行口方式串行口方式0的应用的应用例例1:用:用89C51串行口外接串行口外接164串入串入并出移位寄存器扩展并出移位寄存器扩展8位并行口;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
18、。设发光二极管为共阴极接法。以一定延迟轮流显示,并不断循环。设发光二极管为共阴极接法。解:设数据串行发送采解:设数据串行发送采用中断方式,显示的延用中断方式,显示的延迟通过调用延迟程序迟通过调用延迟程序DELAYDELAY来实现。来实现。串入并出电路串入并出电路第28页,共54页,编辑于2022年,星期三 ORG 0023H ;串行口中断入口串行口中断入口v AJMP SBR ;转入串行口中断服务程序转入串行口中断服务程序v ORG 2000H ;主程序起始地址主程序起始地址v MOV SCON,#00H ;串行口方式串行口方式0初始化初始化v MOV A,#80H ;最左一位发光二极管先亮最
19、左一位发光二极管先亮v CLR P1.0 ;关闭并行输出关闭并行输出v MOV SBUF,A ;开始串行输出开始串行输出vLOOP:SJMP$;等待中断等待中断vSBR :SETB P1.0 ;启动并行输出启动并行输出v ACALL DELAY ;显示延迟一段时间显示延迟一段时间v CLR TI ;清发送中断标志清发送中断标志v RR A ;准备右边一位显示准备右边一位显示v CLR P1.0 ;关闭并行输出关闭并行输出v MOV SBUF,A ;再一次串行输出再一次串行输出v RETI ;中断返回中断返回第29页,共54页,编辑于2022年,星期三例例2:用:用89C51串行口外加移位寄存器
20、串行口外加移位寄存器165或或166扩展扩展8位输入口,输入位输入口,输入数据由数据由8个开关提供,另有一个开关个开关提供,另有一个开关K提供联络信号。当提供联络信号。当K=0时,表示要时,表示要求输入数据,输入的求输入数据,输入的8位为开关量,位为开关量,并入串出电路并入串出电路第30页,共54页,编辑于2022年,星期三 对对RI采用查询方式来编写程序,当然,先要查询开关采用查询方式来编写程序,当然,先要查询开关K是否闭合。是否闭合。程序清单:程序清单:START:MOV SCON,#10H ;串行口方式串行口方式0初始化初始化 JBJB P1.1,$;开关开关K未闭合,等待未闭合,等待
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