1、天津理工大學聾人工學院2022-2-21第第6 6章章 80C5180C51單片機的串行口單片機的串行口計算機計算機串行通信基礎(chǔ)串行通信基礎(chǔ)6.180C5180C51單片機的單片機的串行口串行口6.280C5180C51單片機的單片機的串行口應用串行口應用6.3天津理工大學聾人工學院2022-2-226.1 計算機串行通信基礎(chǔ)計算機串行通信基礎(chǔ)通信：并行通信與串行通信通信：并行通信與串行通信 v 并行通信并行通信特點特點：傳送控制簡單、速度快，但傳輸線較多，成本高。：傳送控制簡單、速度快，但傳輸線較多，成本高。 天津理工大學聾人工學院2022-2-23v 串行通信串行通信特點特點：傳送控制復雜

2、、速度慢，傳輸線少，成本低：傳送控制復雜、速度慢，傳輸線少，成本低 天津理工大學聾人工學院2022-2-24v 異步通信與同步通信異步通信與同步通信收、發(fā)設(shè)備時鐘獨立，以字符收、發(fā)設(shè)備時鐘獨立，以字符( (幀幀) )為單位傳輸為單位傳輸 6.1.1 6.1.1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念v 異步通信異步通信 天津理工大學聾人工學院2022-2-25 異步通信幀格式異步通信幀格式v起始位（位）；起始位（位）；v 數(shù)據(jù)位（位）；數(shù)據(jù)位（位）；v 奇偶校驗位（位，可無校驗位）；奇偶校驗位（位，可無校驗位）；v 停止位（位）。停止位（位）。 特點特點v 易于實現(xiàn)易于實現(xiàn)v 效率不高效率不高

3、v 同步通信同步通信（發(fā)、收時鐘直接連接，效率高。板內(nèi)元件間的（發(fā)、收時鐘直接連接，效率高。板內(nèi)元件間的SPI接口）接口） 天津理工大學聾人工學院2022-2-26v 串行通信的傳輸方向串行通信的傳輸方向v 單工單工 v 半雙工半雙工 v 全雙工全雙工 80C5180C51有有1 1個全雙工個全雙工串行口串行口 天津理工大學聾人工學院2022-2-27v 信號的調(diào)制與解調(diào)信號的調(diào)制與解調(diào)DTEDTE：數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)終端終端設(shè)備設(shè)備DCEDCE：數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)通信通信設(shè)備設(shè)備 調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器v 調(diào)制調(diào)制v 解調(diào)解調(diào) 天津理工大學聾人工學院2022-2-28v 串行通信的錯誤校驗串行通信的錯誤校驗v

4、奇偶校驗奇偶校驗 發(fā)送字符時發(fā)送字符時，數(shù)據(jù)位尾隨，數(shù)據(jù)位尾隨1 1位奇偶校驗位（位奇偶校驗位（1 1或或0 0）。）。奇校驗時奇校驗時，數(shù)據(jù)中，數(shù)據(jù)中“1 1”的個數(shù)與校的個數(shù)與校驗位驗位“1 1”的個數(shù)之和應為奇數(shù)；的個數(shù)之和應為奇數(shù)；偶校驗時偶校驗時，數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)中“1 1”的個數(shù)與校驗位的個數(shù)與校驗位“1 1”的個數(shù)之和的個數(shù)之和應為偶數(shù)。應為偶數(shù)。接收字符時接收字符時，對，對“1 1”的個數(shù)進行校驗，若發(fā)的個數(shù)進行校驗，若發(fā)現(xiàn)不一致，則說明傳輸數(shù)據(jù)過程中出現(xiàn)了差現(xiàn)不一致，則說明傳輸數(shù)據(jù)過程中出現(xiàn)了差錯。錯。 天津理工大學聾人工學院2022-2-29v代碼和校驗代碼和校驗 發(fā)送方發(fā)送方將

5、所發(fā)數(shù)據(jù)塊求和（或各字節(jié)異或），將所發(fā)數(shù)據(jù)塊求和（或各字節(jié)異或），產(chǎn)生的產(chǎn)生的校驗和字節(jié)校驗和字節(jié)附加到數(shù)據(jù)塊的末尾。附加到數(shù)據(jù)塊的末尾。 接收方接收方在接收數(shù)據(jù)時要對在接收數(shù)據(jù)時要對數(shù)據(jù)塊（除校驗字節(jié)數(shù)據(jù)塊（除校驗字節(jié)外）求和（或各字節(jié)異或），外）求和（或各字節(jié)異或），將所得的結(jié)果與將所得的結(jié)果與收到的收到的“校驗和校驗和”進行比較，相符則無差錯，進行比較，相符則無差錯，否則就認為傳送過程出現(xiàn)了差錯。否則就認為傳送過程出現(xiàn)了差錯。 天津理工大學聾人工學院2022-2-210v 傳輸速率與傳輸距離傳輸速率與傳輸距離v傳輸速率傳輸速率比特率比特率：每秒鐘傳送的信息量。單位：位秒（：每秒鐘傳送的信

6、息量。單位：位秒（bpsbps） 波特率波特率：每秒鐘傳送碼元數(shù)目，單位：波特（：每秒鐘傳送碼元數(shù)目，單位：波特（Baud） 基帶傳輸基帶傳輸（每個碼元帶有（每個碼元帶有“1 1”或或“0 0”這這1 bit1 bit信息，信息，傳碼率與傳信率相同），傳碼率與傳信率相同），波特率和比特率是相同的波特率和比特率是相同的。 常用波特率為：常用波特率為：24002400、48004800、 96009600、14.4K14.4K、19.2K19.2K等等 v傳輸距離與傳輸速率的關(guān)系傳輸距離與傳輸速率的關(guān)系傳輸距離隨波特率的增加而減小。傳輸距離隨波特率的增加而減小。 天津理工大學聾人工學院2022-2

7、-2116.1.2 6.1.2 串行通信接口標準串行通信接口標準RS-232CRS-232C定義的是定義的是DTEDTE與與DCEDCE間的接口標準。間的接口標準。 v 機械特性機械特性DB-25DB-25（陽頭）連接器（陽頭）連接器 DB-9DB-9（陽頭）連接器（陽頭）連接器 陽頭陽頭通常用于通常用于計算機側(cè)計算機側(cè)，陰頭陰頭用于用于連接線側(cè)連接線側(cè) 天津理工大學聾人工學院2022-2-212v 功能特性功能特性插針序號插針序號信號名稱信號名稱功能功能信號方向信號方向1 PGND保護接地保護接地 2（3）TXD發(fā)送數(shù)據(jù)（串行輸出）發(fā)送數(shù)據(jù)（串行輸出）DTEDCE 3（2）RXD接收數(shù)據(jù)（串

8、行輸入）接收數(shù)據(jù)（串行輸入）DTEDCE 4（7）RTS請求發(fā)送請求發(fā)送DTEDCE 5（8）CTS允許發(fā)送允許發(fā)送DTEDCE 6（6）DSRDCE就緒（數(shù)據(jù)建立就緒）就緒（數(shù)據(jù)建立就緒）DTEDCE 7（5） SGND信號接地信號接地 8（1）DCD載波檢測載波檢測DTEDCE 20（4）DTRDTE就緒（數(shù)據(jù)終端準備就緒）就緒（數(shù)據(jù)終端準備就緒）DTEDCE 22（9） RI振鈴指示振鈴指示DTEDCE天津理工大學聾人工學院2022-2-213v 電氣特性電氣特性RS-232CRS-232C采用負邏輯電平，規(guī)定（采用負邏輯電平，規(guī)定（-3-3-25V-25V）為邏輯）為邏輯“1 1”，（

9、+3+3+25V+25V）為邏輯）為邏輯“0 0”。-3V-3V+3V+3V是未定義的過渡區(qū)。是未定義的過渡區(qū)。試比較：試比較： 電平轉(zhuǎn)換電路（如電平轉(zhuǎn)換電路（如MAX232MAX232）。）。 天津理工大學聾人工學院2022-2-214v 過程特性過程特性v遠遠程通信，需要調(diào)制解調(diào)器程通信，需要調(diào)制解調(diào)器 天津理工大學聾人工學院2022-2-215v近近程通信，不需要調(diào)制解調(diào)器程通信，不需要調(diào)制解調(diào)器 無聯(lián)絡(luò)線方式無聯(lián)絡(luò)線方式 聯(lián)絡(luò)線短接（偽連接）方式聯(lián)絡(luò)線短接（偽連接）方式 天津理工大學聾人工學院2022-2-216v RS-232CRS-232C電平與電平與TTLTTL電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路電

10、平轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路v早期常用早期常用MC1488MC1488、MC1489MC1489 v近期常用近期常用MAXM232MAXM232： 片內(nèi)帶有自升壓電路片內(nèi)帶有自升壓電路 僅需僅需+5V+5V電源電源 內(nèi)含內(nèi)含2 2個發(fā)送器，個發(fā)送器，2 2個接收器個接收器 天津理工大學聾人工學院2022-2-217v 采用采用RS-232CRS-232C接口存在的問題接口存在的問題 v傳輸距離短、速率低傳輸距離短、速率低 通常不超過通常不超過1515米，速率米，速率20Kbps20Kbps v有電平偏移有電平偏移 RS-232RS-232收發(fā)共地，地電流會使電平偏移出現(xiàn)邏輯錯誤。收發(fā)共地，地電流會使電平偏移

11、出現(xiàn)邏輯錯誤。 v抗干擾能力差抗干擾能力差 RS-232RS-232常用單端輸入，易混入干擾。（常用單端輸入，易混入干擾。（故用大擺幅故用大擺幅） 新標準新標準RS-485RS-485改善了傳輸特性，應用廣泛！改善了傳輸特性，應用廣泛！ 天津理工大學聾人工學院2022-2-2186.2 80C51單片機的串行口單片機的串行口6.2.1 80C516.2.1 80C51串行口的結(jié)構(gòu)串行口的結(jié)構(gòu) 1 1個個全雙工全雙工串口：通信串口：通信或或接口擴展接口擴展 接收發(fā)送緩沖器接收發(fā)送緩沖器邏輯同名、物理分開；邏輯同名、物理分開；接收雙緩沖。接收雙緩沖。 天津理工大學聾人工學院2022-2-2196.

12、2.2 80C516.2.2 80C51串行口的控制寄存器串行口的控制寄存器v 串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCONSCONv SM0SM0和和SM1SM1：工作方式選擇位：工作方式選擇位76543210SCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI字節(jié)地址：字節(jié)地址：98HSM0SM1方方 式式說說 明明波特率波特率000移位寄存器移位寄存器fosc/1201110位位UART（8位數(shù)據(jù)）位數(shù)據(jù)）可變可變10211位位UART（9位數(shù)據(jù)）位數(shù)據(jù)） fosc/64或或fosc/3211311位位UART（9位數(shù)據(jù)）位數(shù)據(jù)）可變可變天津理工大學聾人工學院2022-2-220vSM2SM

13、2：多機通信控制位：多機通信控制位SM2=1SM2=1時時, ,接收機處于接收機處于地址幀地址幀篩選篩選狀態(tài)。若狀態(tài)。若RB8RB81 1，該地址幀信息可進入，該地址幀信息可進入SBUFSBUF，并使，并使RIRI為為1 1，進，進而在中斷服務(wù)中再進行地址號比較而在中斷服務(wù)中再進行地址號比較; ;若若RB8RB80 0，該幀不是地址幀，應丟掉，且保持該幀不是地址幀，應丟掉，且保持RI=0RI=0。 SM2=0SM2=0時，接收機處于時，接收機處于地址幀篩選被禁止地址幀篩選被禁止狀態(tài)。狀態(tài)。不論收到的不論收到的RB8RB8為為0 0或或1 1，均可以使收到的信息進，均可以使收到的信息進入入SBU

14、FSBUF，并使，并使RI=1RI=1。此時的此時的RB8RB8通常為校驗位通常為校驗位。 v RENREN：串行接收使能位，軟件置：串行接收使能位，軟件置1 1時，啟動接收過程時，啟動接收過程天津理工大學聾人工學院2022-2-221vTB8TB8：多機方式發(fā)送的第：多機方式發(fā)送的第9 9位位多機方式的地址多機方式的地址/ /數(shù)據(jù)幀標志。也可作為奇偶校驗位。數(shù)據(jù)幀標志。也可作為奇偶校驗位。 vRB8RB8：多機方式接收的第：多機方式接收的第9 9位位多機方式的地址多機方式的地址/ /數(shù)據(jù)幀標志。也可作為奇偶校驗位。數(shù)據(jù)幀標志。也可作為奇偶校驗位。 vTITI：發(fā)送中斷標志位，要由軟件清：發(fā)送

15、中斷標志位，要由軟件清0 0vRIRI：接收中斷標志位，要由軟件清：接收中斷標志位，要由軟件清0 0天津理工大學聾人工學院2022-2-222v 電源控制寄存器電源控制寄存器PCON PCON v SMODSMOD：波特率倍增位。在串行口方式：波特率倍增位。在串行口方式1 1、方式、方式2 2、方式、方式3 3時，波特率與時，波特率與SMODSMOD有關(guān)，當有關(guān)，當SMOD=1SMOD=1時，波特率提高一倍。時，波特率提高一倍。復位時，復位時，SMOD=0SMOD=0。 76543210PCONSMOD字節(jié)地址：字節(jié)地址：97H天津理工大學聾人工學院2022-2-2236.2.3 80C516

16、.2.3 80C51串行口的工作方式串行口的工作方式v 方式方式0 0：同步移位寄存器，用于擴展并行口：同步移位寄存器，用于擴展并行口 vRXDRXD：輸入：輸入或或輸出引腳輸出引腳 vTXDTXD：移位脈沖輸出：移位脈沖輸出v接收和方式都是接收和方式都是8 8位位v波特率固定為：波特率固定為：fosc/12fosc/12天津理工大學聾人工學院2022-2-224數(shù)據(jù)輸數(shù)據(jù)輸出出： CLRCLR用于對用于對74LS16474LS164清清0 0 天津理工大學聾人工學院2022-2-225數(shù)據(jù)輸數(shù)據(jù)輸入入： S/LS/L負脈沖將并行數(shù)負脈沖將并行數(shù)據(jù)裝入，據(jù)裝入，高電平時啟高電平時啟動單片機進行

17、數(shù)據(jù)輸動單片機進行數(shù)據(jù)輸入。入。 天津理工大學聾人工學院2022-2-226v 方式方式1 1：1010位幀，用于位幀，用于雙雙機通信機通信 v 起始位：起始位：1 1位位 v 數(shù)據(jù)位：數(shù)據(jù)位：8 8位位v 停止位：停止位：1 1位位天津理工大學聾人工學院2022-2-227串行串行發(fā)送發(fā)送：（寫：（寫SBUFSBUF啟動發(fā)送過程）啟動發(fā)送過程） 串行串行接收接收：( (置置REN=1REN=1啟動接收過程啟動接收過程) ) 天津理工大學聾人工學院2022-2-228v 方式方式2 2和方式和方式3 3：1111位幀，用于位幀，用于多多機通信機通信 v 起始位：起始位：1 1位位 v 數(shù)據(jù)位：

18、數(shù)據(jù)位：9 9位位v 停止位：停止位：1 1位位天津理工大學聾人工學院2022-2-229串行串行發(fā)送發(fā)送：（寫：（寫SBUFSBUF啟動發(fā)送過程）啟動發(fā)送過程） 串行串行接收接收：( (置置REN=1REN=1啟動接收過程啟動接收過程) ) 天津理工大學聾人工學院2022-2-2306.2.4 80C516.2.4 80C51波特率確定與初始化步驟波特率確定與初始化步驟v 波特率的確定波特率的確定 v波特率的計算波特率的計算固定固定波特率：波特率： 方式方式0 0波特率波特率= fosc/12= fosc/12 方式方式2 2波特率波特率= =（2 2SMODSMOD/64/64）* * f

19、oscfosc可變可變波特率：波特率： 方式方式1 1波特率波特率= =（2 2SMODSMOD/32/32）* *（T1T1溢出率溢出率） 方式方式3 3波特率波特率= =（2 2SMODSMOD/32/32）* *（T1T1溢出率溢出率） T1 T1 溢出率溢出率 = fosc /12= fosc /12256 256 （TH1TH1）天津理工大學聾人工學院2022-2-231v 波特率的選擇波特率的選擇 波特率要選擇波特率要選擇標稱值標稱值，由于，由于TH1TH1的初值是整數(shù)，為了的初值是整數(shù)，為了減小波特率計算誤差，晶振頻率要選為減小波特率計算誤差，晶振頻率要選為11.059211.0

20、592MHzMHz。 方式方式1 1和方式和方式3 3波特率與波特率與TH1TH1初值的對應關(guān)系：初值的對應關(guān)系： 波特率波特率/（b/s）19.2 k9600480024001200TH1初值初值FDHFDHFAHF4HE8HSMOD10000天津理工大學聾人工學院2022-2-232v 串行口初始化步驟串行口初始化步驟 v確定確定T1T1的工作方式（的工作方式（TMODTMOD）v計算計算T1T1的初值，的初值，裝載裝載TH1TH1、TL1TL1v啟動啟動T1T1（置位置位TR1TR1）v確定串行口工作方式（確定串行口工作方式（SCONSCON）v串口中斷設(shè)置（串口中斷設(shè)置（IEIE、IP

21、IP）天津理工大學聾人工學院2022-2-2336.3 80C51單片機的串行口應用單片機的串行口應用6.3.1 6.3.1 利用單片機串口的并行利用單片機串口的并行I/OI/O擴展擴展 串口無通信需串口無通信需求時！求時！天津理工大學聾人工學院2022-2-234v硬件連接硬件連接v 近程連接近程連接（直連）（直連）6.3.2 6.3.2 單片機單片機與與單片機間的通信單片機間的通信 v 遠程連接遠程連接( (電平轉(zhuǎn)換電平轉(zhuǎn)換) )天津理工大學聾人工學院2022-2-235v 電平轉(zhuǎn)換器件與接線電平轉(zhuǎn)換器件與接線天津理工大學聾人工學院2022-2-236v通信協(xié)議通信協(xié)議v 串口方式串口方式1 1，2400 Baud2400 Baud，T1T1定時方式定時方式2