(24)--7.4 串行口的多机通信工作原理及接口标准.ppt

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1、第7章 单片机串行口原理及应用7.4 串行口的多机通信工作原理及接口标准多个多个MCS-51MCS-51单片机可以利用串行口实现多机通信。一个典型的主从单片机可以利用串行口实现多机通信。一个典型的主从式多机通信技术如式多机通信技术如图所示图所示。主机主机的的RXDRXD端与所有从机的端与所有从机的TXDTXD端相连。端相连。主机发送的信息可以被多个从机接收，而从机发送的信息只能被主主机发送的信息可以被多个从机接收，而从机发送的信息只能被主机接收。主机决定与哪个从机进行通信。机接收。主机决定与哪个从机进行通信。TXDRXD主机TXD RXD1#MCS-51从机TXD RXD2#MCS-51从机T

2、XD RXD3#MCS-51从机7.4 串行口的多机通信工作原理及接口标准在多机通信中，要保证主机与从机之间通信可靠，必须保证主机具在多机通信中，要保证主机与从机之间通信可靠，必须保证主机具有识别从机的功能。有识别从机的功能。MCS-51MCS-51单片机串行口控制寄存器单片机串行口控制寄存器SCONSCON中的控中的控制位制位SM2SM2即为满足这一要求而设置的。当串行口以方式即为满足这一要求而设置的。当串行口以方式2 2或者方式或者方式3 3工作时，有工作时，有SM2=1SM2=1或者或者SM2=0SM2=0两种情况。这两种情况下是否接收数两种情况。这两种情况下是否接收数据的条件如据的条件

3、如图所示图所示。SM2=1从机设置SM2=0RB8=0RB8=1RB8=0数据丢弃数据接收7.4 串行口的多机通信工作原理及接口标准首先，若首先，若SM2=1SM2=1则表示进行多机通信，可能出现以下两种情况：则表示进行多机通信，可能出现以下两种情况：（1 1）从机接收到主机发送的第）从机接收到主机发送的第9 9位数据位数据RB8=1RB8=1时，前时，前8 8位数据装入位数据装入SBUFSBUF，并将中断标志位，并将中断标志位RIRI置置“1 1”，向，向CPUCPU请求中断。在中断服务请求中断。在中断服务程序中，从机把接收到的程序中，从机把接收到的SBUFSBUF中的数据存入数据缓冲区中；

4、中的数据存入数据缓冲区中；（2 2）从机接收到主机发来的第）从机接收到主机发来的第9 9位数据位数据RB8=0RB8=0时，不产生中断标志时，不产生中断标志RI=1RI=1，不引起中断，从机不接收主机发来的数据。，不引起中断，从机不接收主机发来的数据。其次，若其次，若SM2=0SM2=0，则接收到的第，则接收到的第9 9位数据无论是位数据无论是0 0还是还是1 1，从机都将，从机都将产生产生RI=1RI=1的中断标志，接收到的数据装入的中断标志，接收到的数据装入SBUFSBUF中。中。7.4 串行口的多机通信工作原理及接口标准应用这个特点，多机通信的工作流程如应用这个特点，多机通信的工作流程如

5、图所图所示。可总示。可总结为：结为：（1 1）首先，从机可初始化串口为多机通信，允许数）首先，从机可初始化串口为多机通信，允许数据接收的模式。即为将串口设置为方式据接收的模式。即为将串口设置为方式2 2或者方式或者方式3 3，9 9位异步通信方式，同时位异步通信方式，同时SM2SM2置置“1 1”，RENREN置置“1 1”。（2 2）而后，主机发送需要通信的目标从机的地址，）而后，主机发送需要通信的目标从机的地址，这帧地址信息的第这帧地址信息的第9 9位为位为1 1，因此从机收到的，因此从机收到的RB8=1RB8=1。又由于在第一步中每个从机的又由于在第一步中每个从机的SM2SM2都为都为“

6、1 1”，满足数满足数据据接收的条件，因此每台从机都会收到这帧地址信息。接收的条件，因此每台从机都会收到这帧地址信息。从机经过比对地址信息，确定自己是否为主机寻找的从机经过比对地址信息，确定自己是否为主机寻找的目标从机，若是，将目标从机，若是，将SM2SM2置置“0 0”，否则，否则SM2SM2仍为仍为“1 1”。（3 3）接着，主机开始发送数据信息，同时将数据帧）接着，主机开始发送数据信息，同时将数据帧的第的第9 9位置位置“0 0”。此时，目标从机的。此时，目标从机的SM2SM2位为位为“0 0”，接收到的接收到的RB8RB8也为也为“0 0”，满足数据接收的条件，这帧，满足数据接收的条件

7、，这帧数据被接受。非目标从机的数据被接受。非目标从机的SM2=1SM2=1，RB8=0RB8=0，不满足，不满足数据接收的条件，这帧数据被丢弃。在整个通信过程数据接收的条件，这帧数据被丢弃。在整个通信过程中，只要主机保证每帧数据的第中，只要主机保证每帧数据的第9 9位为位为0 0，其他从机就，其他从机就不会误接收数据。不会误接收数据。从机从机初始化，允许串行口中断，方式2或者3即9位异步通信方式，SM2=1,REN=1主机主机发送从机地址，同时TB8=1各个从机从机接收到RB8=1,接收地址并比对，符合则SM2=0，准备接收数据。否则SM2=1主机主机发送数据，同时TB8=0各个从机从机接收到

8、RB8=0，此前地址比对成功的从机SM2=0且RB8=0，数据接收；比对不成功的从机SM2=1且RB8=0，数据丢弃数据接收完毕则结束此次通信数据通信开始7.4 串行口的多机通信工作原理及接口标准串行串行通信的接口标准通信的接口标准一般情况下，两片单片机之间的通信距离在一般情况下，两片单片机之间的通信距离在1.51.5米以内即可直接相连。米以内即可直接相连。MCS-51MCS-51单片机串行口的输入、输出均为单片机串行口的输入、输出均为TTLTTL电平。电平。TTLTTL电平抗干扰能电平抗干扰能力差，传输距离短，传输效率低。而力差，传输距离短，传输效率低。而RS-232CRS-232C、RS-

9、422ARS-422A或者或者RS-485RS-485标标准串行接口能够克服这些缺点，在稍远距离传输中多应用这些标准接准串行接口能够克服这些缺点，在稍远距离传输中多应用这些标准接口。口。7.4 串行口的多机通信工作原理及接口标准RS-232CRS-232C串行通信接口串行通信接口RS-232CRS-232C标准，也称为标准，也称为EIA-RS-232CEIA-RS-232C标准，是由美国电子工业协会（标准，是由美国电子工业协会（Electronic Industry Electronic Industry AssociationAssociation，EIAEIA）制定的数据终端设备与数据通信

10、设备之间进行串行数据交换的通信）制定的数据终端设备与数据通信设备之间进行串行数据交换的通信接口技术标准。接口技术标准。RSRS（Recommended StandardRecommended Standard）即为推荐标准，数字）即为推荐标准，数字232232为标志号，字母为标志号，字母C C表示最后一次修改。表示最后一次修改。一个完整的一个完整的RS-232RS-232接口有接口有2222根线，采用标准的根线，采用标准的2525芯芯DB-25DB-25接口，这种接口如接口，这种接口如图所图所示。目示。目前广泛采用简化后的前广泛采用简化后的9 9芯芯DB-9DB-9接口。在实际应用中，通常仅使

11、用接口。在实际应用中，通常仅使用RXDRXD、TXDTXD及及GNDGND引脚，引脚，DB-9DB-9接口的定义如接口的定义如图图所示所示。25芯DB-25接口9芯DB-9接口7.4 串行口的多机通信工作原理及接口标准RS-232CRS-232C的最高传输速率为的最高传输速率为20kbit/s20kbit/s，传送的数字量采用负逻辑，并且与地对称。，传送的数字量采用负逻辑，并且与地对称。+3V+15V+3V+15V代表逻辑代表逻辑0 0，-15-3V-15-3V代表逻辑代表逻辑1 1。单片机使用的单片机使用的TTLTTL电平电源电压为电平电源电压为5V5V，一般情况下，一般情况下，+5V+5V

12、等价于逻辑等价于逻辑“1 1”，0V0V等价于等价于逻辑逻辑“0 0”，二者互不兼容。，二者互不兼容。常用的电平转换芯片是美国常用的电平转换芯片是美国MAXIMMAXIM公司的公司的MAX232MAX232芯片，它是串行全双工发送器芯片，它是串行全双工发送器/接收接收器的接口电路芯片，可以实现器的接口电路芯片，可以实现TTLTTL电平到电平到RS-232CRS-232C电平、电平、RS-232CRS-232C电平到电平到TTLTTL电平的转换。电平的转换。如图所示。内部结构及外部元器件连接。MAX232A芯片的引脚7.4 串行口的多机通信工作原理及接口标准内部结构及外部元器件连接MAX232A

13、芯片的引脚VccC1+C1-+5-10V电压倍增V+C2+C2-V-+10-10V电压倍增+5V输入+1345+5V400k11+5V400k11T1INT2INT1OUTT2OUTR1OUTR2OUTR1INR2INC32+10V-10VC4616C5C1C21110147138129GND5k5k15TTL/CMOS输入TTL/CMOS输出RS-232输出RS-232输入C1=C2=C3=C4=C5=1.0F7.4 串行口的多机通信工作原理及接口标准需要了解的是，PC机中的串口采用的是RS-232C接口标准。若单片机与PC机通过串行口通信，则需要通过MAX232芯片进行电平转换。接口电路如图所示。