单片机串口通信精选PPT.ppt
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1、单片机串口通信第1页,此课件共32页哦2.同步方式同步方式同步方式仅在开始用若干字符作为同步号令开始用若干字符作为同步号令,然后连续发送数据,如图所示。由于没有在每一个字符中,配置起始、停止位,所以结构紧凑,传输效率高、速度快,其组成如下图所示:同步传输方式比异步传输方式速度快,这是它的优势。同步传输方式比异步传输方式速度快,这是它的优势。但同步传输方式也有其缺点,即它必须要用一个时钟但同步传输方式也有其缺点,即它必须要用一个时钟来协调收发器的工作,所以它的设备也较复杂。来协调收发器的工作,所以它的设备也较复杂。例如例如IIC通信,通信,SPI通信等通信等第2页,此课件共32页哦三串行通信的数
2、据通路形式:1.1.单单工工方方式式:指通信双方,一方只能发送,另一方只能接收,传送方向是单一的。2.2.半半双双工工方方式式:通信双方只有一根传输线(共地),但任何一方都可以发送,当一方发送时,另一方只能接收。3.3.全全双双工工方方式式:需要通信双方连接两条传输线(共地),一条是将数据从甲方送到乙方,另一条是从乙方送到甲方。允许双向同时发送。第3页,此课件共32页哦MCS-51串行通信接口单片机串口的特点单片机串口的特点:全双工全双工、异步异步、串口串口单片机串口由单片机串口由RXD和和TXD构成。构成。MCS-51单片机是单片机是 位位CPU;串行通信接口中,数据是串行通信接口中,数据是
3、一位一一位一位位按顺序向外传送的。按顺序向外传送的。单片机是如何将数据进行串单片机是如何将数据进行串-并并以及并以及并-串的转换?串的转换?第4页,此课件共32页哦7.2.1 7.2.1 通用的异步接收通用的异步接收/发送器发送器UARTUART 在串行通信中,数据是在串行通信中,数据是一位一位一位一位按顺序进行传送的,而按顺序进行传送的,而计算计算机内部的数据是并行传输机内部的数据是并行传输的。因此当计算机向外发送数据时,的。因此当计算机向外发送数据时,必须先必须先将并行数据转换为串行数据将并行数据转换为串行数据,然后再发送;反之,当计算,然后再发送;反之,当计算机接收数据时,又必须先将机接
4、收数据时,又必须先将串行数据转换为并行数据串行数据转换为并行数据,然后,然后再输入计算机内部。再输入计算机内部。MCS-51MCS-51单片机串口有一个核心部件单片机串口有一个核心部件通用的通用的异步接收异步接收/发发送器送器,简称,简称UARTUART(Universal Asynohronous Universal Asynohronous Receiver/TransmitterReceiver/Transmitter),就是完成),就是完成并并串串或串或串并并变换的变换的硬件电路,其结构如图硬件电路,其结构如图7-67-6所示。所示。第5页,此课件共32页哦图7-6 硬件UART结构图
5、第6页,此课件共32页哦工作原理:v接收数据接收数据时,串行数据由时,串行数据由RXDRXD端(端(Receive DataReceive Data)经接收门进入)经接收门进入移位移位寄存器寄存器,再经移位寄存器输出,再经移位寄存器输出并行数据并行数据到接收缓冲器到接收缓冲器SBUFSBUF,最后通,最后通过数据总线送到过数据总线送到CPUCPU,是一个,是一个双缓冲双缓冲结构,以避免接收过程中出现帧结构,以避免接收过程中出现帧重叠错误。重叠错误。v发送信息时,发送信息时,CPUCPU将将数据数据经过数据总线送给经过数据总线送给发送缓冲器发送缓冲器S SBUFBUF后后,直,直接由控制器接由控
6、制器控制控制SBUFSBUF移位移位,经发送门输出至,经发送门输出至TXDTXD,为,为单缓冲单缓冲结构,结构,由于(由于(CPUCPU主动)不会发生帧重叠错误,主动)不会发生帧重叠错误,v发送缓冲器与接收缓冲器在物理上发送缓冲器与接收缓冲器在物理上是相互独立的是相互独立的,但在逻辑上只,但在逻辑上只有一个,共用地址单元有一个,共用地址单元99H99H。对。对发送发送缓冲器只缓冲器只存在写操存在写操作,对作,对接收接收缓冲器缓冲器只能读只能读操作。操作。v接收和发送数据的接收和发送数据的速度速度由由控制器发出的移位脉冲控制器发出的移位脉冲所控制,其可由内所控制,其可由内部定时器部定时器T1T1
7、产生的时钟获得,此时定时器产生的时钟获得,此时定时器T1T1作为波特率发生器使作为波特率发生器使用。用。第7页,此课件共32页哦二、串行通信的传送速度 串行通信的数据传送是按位进行的,每秒所传送的位数称为波特率,如果数据传送的速度为每秒120帧,每个帧包含10位,则每秒传送1200位,即波特率为1200。10120=l200bit/s=1200baut 每位传送的时间T等于波特率的倒数,如上例波特率为1200则每位传送时间为T=0.833ms国际上规定的标准波特率系列为300、600、1200、1800、2400、4800、9600和19200bit/s。第8页,此课件共32页哦波特率的计算例
8、:某异步通讯接口的例:某异步通讯接口的波特率为波特率为120,则该接口每秒种传,则该接口每秒种传送送 数据。数据。例:某串口异步通信接口,其字符帧格式为例:某串口异步通信接口,其字符帧格式为1个起始位,个起始位,1个校验位,个校验位,8个数据位和一个停止位,当通信接口每分个数据位和一个停止位,当通信接口每分钟传送钟传送1200位数据时,其传送波特率为位数据时,其传送波特率为 。A.4800位位 B.20位位 C.600位位 D.30位位第9页,此课件共32页哦四、串行通信的校验方式四、串行通信的校验方式,奇校验:根据数据中1的个数,决定校验位是否置1。以使1的个数总和为奇数。偶校验,根据数据中
9、1的个数,决定校验位是否置1,以使1的个数总和为偶数。2.2.一组数据的校验方法一组数据的校验方法 在一组数据之后发送数据代数和或在一组数据之后加发数据异或值。1.1.异步通信中单个字符的校验方法异步通信中单个字符的校验方法 通常是在单个字符末位后面,附加一个校验位。第10页,此课件共32页哦一、数据缓冲器一、数据缓冲器SBUF发送数据发送数据通过指令MOVSBUF,A将数据写入SBUF,然后串口口自动自动将数据按事先设置的方式及速率从TXD(P3.1)端口输出,数据发送完毕,串口向CPU申请中断,且通过硬件将TI置1,表示发送已经结束,等待写入第二帧数据。接收数据接收数据当有数据送给单片机串
10、口时,串口按事先设置的方式及速率自动从自动从端口TXD(P3.1)接收数据,数据校验正确后送SBUF,一帧数据接收完毕RI=1,串口向CPU请求中断且表示接收已经结束。单片机只要通过执行:MOVA,SBUF第11页,此课件共32页哦 串行口的控制寄存器串行口的控制寄存器 MCS-51MCS-51的串行口有的串行口有四种四种工作方式,用户可以通过对串行控制工作方式,用户可以通过对串行控制寄存器寄存器SCONSCON编程来设定。此外,还有波特率控制寄存器编程来设定。此外,还有波特率控制寄存器PCONPCON,必,必须详细了解这些特殊功能寄存器,才能正确应用串行通信接口。须详细了解这些特殊功能寄存器
11、,才能正确应用串行通信接口。1 1串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCONSCON 特殊功能寄存器特殊功能寄存器SCONSCON的地址为的地址为98H98H,具有位地址,可,具有位地址,可位寻址位寻址,复,复位时为位时为00H00H,其格式如下:,其格式如下:SM0SM0、SM1SM1:串行口的方式选择位,见表:串行口的方式选择位,见表7-17-1。第12页,此课件共32页哦SM2SM2:方式:方式2 2和方式和方式3 3的多机通信控制位;的多机通信控制位;RENREN:允许串行接收位。:允许串行接收位。TB8TB8:在方式:在方式2 2和方式和方式3 3中,发送的第中,发送的第9 9位数据,
12、需要时由软件置位位数据,需要时由软件置位或复位。或复位。RB8RB8:在方式:在方式2 2和方式和方式3 3中,接收到的第中,接收到的第9 9位数据;位数据;在方式在方式1 1时,时,RB8RB8是接收到的停止位;在方式是接收到的停止位;在方式0 0,不使用,不使用RB8RB8。TITI:发送中断标志。:发送中断标志。TI必须由软件清必须由软件清“0”RIRI:接收中断标志,:接收中断标志,RIRI必须由软件清必须由软件清“0”“0”。第13页,此课件共32页哦 2 2特殊功能寄存器特殊功能寄存器PCONPCON 特殊功能寄存器特殊功能寄存器PCONPCON的地址为的地址为87H87H,没有,
13、没有位地址位地址。其格式如下:其格式如下:PCONPCON的最高位是串行口波特率系数控制位的最高位是串行口波特率系数控制位SMODSMOD,当,当SMODSMOD为为“1”“1”时时,方式方式2 2,3 3中使波特率加倍。中使波特率加倍。PCONPCON的其他位为掉电方式控制位,详的其他位为掉电方式控制位,详见见2.42.4节。节。第14页,此课件共32页哦单片机串行接口的工作方式一、串行口工作方式一、串行口工作方式0 0:串口扩展为并口串口扩展为并口1)波特率固定为 发送位数据等于一个机器周期。2)不论是发送还是接收,数据都是从RXD(P3.0)端出入。TXD端而作为同步移位脉冲输出端。3)
14、工作于方式0时,可将串行接口扩展为并行接口,第15页,此课件共32页哦7.2.3 7.2.3 串行接口的工作方式串行接口的工作方式 串行通信接口有串行通信接口有4 4种种工作方式,它们由工作方式,它们由SCONSCON中的中的SM0SM0、SM1SM1决定。下面从应决定。下面从应用的角度,重点讨论各种工作方式的功能特性和工作原理。用的角度,重点讨论各种工作方式的功能特性和工作原理。1 1方式方式00移位寄存器方式移位寄存器方式 方式方式0 0通过外接一个移位寄存器扩展一个通过外接一个移位寄存器扩展一个并行并行的输入的输入/输出口。输出口。(1 1)发送)发送 方式方式0 0发送时,串行口上外接
15、发送时,串行口上外接74LS16474LS164移位寄存器。其接口如图移位寄存器。其接口如图7-77-7所示。所示。(2 2)接收)接收 方式方式0 0接收时,串行口上外接并行输入串行输出移位寄存器接收时,串行口上外接并行输入串行输出移位寄存器74LS16674LS166,其接口如,其接口如图图7-87-8所示。所示。图图7-7 7-7 方式方式0 0发送发送接口图接口图 图图7-8 7-8 方式方式0 0接收接收接口图接口图 DATA第16页,此课件共32页哦必须注意必须注意:在:在接收接收时,除了设置时,除了设置SCONSCON控制字为控制字为方式方式0 0外,还应设置允许接收控制位外,还
16、应设置允许接收控制位RENREN为为“1”“1”,清除,清除RIRI中断标志,才能启动接收器工作。中断标志,才能启动接收器工作。方式方式0 0工作时,必须使工作时,必须使SCONSCON控制字的控制字的SM2SM2位(多机通信控制位)位(多机通信控制位)为为“0“0”,从而不影响,从而不影响TB8TB8和和RB8RB8位。由于位。由于波特率固定波特率固定,故无需用定时器提供。但以中断方式传输数据时,故无需用定时器提供。但以中断方式传输数据时,CPUCPU响应中断响应中断不会自动清除不会自动清除TITI、RIRI标志标志,所以在中断服务程序中,必须由指令将,所以在中断服务程序中,必须由指令将TI
17、TI、RIRI清清“0”“0”。方式方式1 1:方式方式1 1为为8 8位异步通信位异步通信接口,接口,1 1帧信息为帧信息为1010位,即位,即1 1位起始位位起始位(0 0)、)、8 8位数据(低位在前)及位数据(低位在前)及1 1位停止位(位停止位(1 1),),如图如图7-97-9所示。所示。TXDTXD为发送端,为发送端,RXDRXD为接收端,为接收端,波特率由定波特率由定时器时器T1T1的溢出率的溢出率来决定。来决定。图图7-9 7-9 方式方式1 1数据格式数据格式第17页,此课件共32页哦(1 1)发送:)发送:CPUCPU向发送缓冲器向发送缓冲器SBUFSBUF写入一个数据后
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