1、第第6 6章章 80C51 80C51單片機的串行口單片機的串行口計算機串行通訊根底計算機串行通訊根底6.180C5180C51單片機的串行口單片機的串行口6.280C5180C51單片機的串行口運用單片機的串行口運用6.36.1 計算機串行通訊根底計算機串行通訊根底通訊：并行通訊與串行通訊通訊：并行通訊與串行通訊 v 并行通訊并行通訊特點：傳送控制簡單、速度快，但傳輸線較多，本錢高。特點：傳送控制簡單、速度快，但傳輸線較多，本錢高。 v 串行通訊串行通訊特點：傳送控制復(fù)雜、速度慢，傳輸線少，本錢低特點：傳送控制復(fù)雜、速度慢，傳輸線少，本錢低 v 異步通訊與同步通訊異步通訊與同步通訊收、發(fā)設(shè)備

2、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 串行通訊的根本概念串行通訊的根本概念v 異步通訊異步通訊 異步通訊幀格式異步通訊幀格式起始位位；起始位位；數(shù)據(jù)位位；數(shù)據(jù)位位；奇偶校驗位位，可無校驗位；奇偶校驗位位，可無校驗位；停頓位位。停頓位位。 特點特點易于實現(xiàn)易于實現(xiàn)效率不高效率不高 v 同步通訊發(fā)、收時鐘直接銜接，效率高。板內(nèi)元件間的同步通訊發(fā)、收時鐘直接銜接，效率高。板內(nèi)元件間的SPISPI接口接口 v 串行通訊的傳輸方向串行通訊的傳輸方向v 單工單工 v 半雙工半雙工 v 全雙工全雙工 80C5180C51有有1 1個全雙工串行

3、口個全雙工串行口 v 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)終端設(shè)備：數(shù)據(jù)終端設(shè)備DCEDCE：數(shù)據(jù)通訊設(shè)備：數(shù)據(jù)通訊設(shè)備 調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器調(diào)制調(diào)制解調(diào)解調(diào) v 串行通訊的錯誤校驗串行通訊的錯誤校驗奇偶校驗奇偶校驗 發(fā)送字符時，數(shù)據(jù)位尾隨發(fā)送字符時，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，數(shù)據(jù)中。奇校驗時，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(yīng)為奇數(shù)；偶校驗時，的個數(shù)之和應(yīng)為奇數(shù)；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(yīng)為偶數(shù)。應(yīng)為偶數(shù)。接納字符時，對接納字符時，對“1 1的個數(shù)

4、進(jìn)展校驗，假設(shè)的個數(shù)進(jìn)展校驗，假設(shè)發(fā)現(xiàn)不一致，那么闡明傳輸數(shù)據(jù)過程中出現(xiàn)發(fā)現(xiàn)不一致，那么闡明傳輸數(shù)據(jù)過程中出現(xiàn)了過失。了過失。 代碼和校驗代碼和校驗 發(fā)送方將所發(fā)數(shù)據(jù)塊求和或各字節(jié)異或，發(fā)送方將所發(fā)數(shù)據(jù)塊求和或各字節(jié)異或，產(chǎn)生的校驗和字節(jié)附加到數(shù)據(jù)塊的末尾。產(chǎn)生的校驗和字節(jié)附加到數(shù)據(jù)塊的末尾。 接納方在接納數(shù)據(jù)時要對數(shù)據(jù)塊除校驗字節(jié)接納方在接納數(shù)據(jù)時要對數(shù)據(jù)塊除校驗字節(jié)外求和或各字節(jié)異或，將所得的結(jié)果與外求和或各字節(jié)異或，將所得的結(jié)果與收到的收到的“校驗和進(jìn)展比較，相符那么無過失，校驗和進(jìn)展比較，相符那么無過失，否那么就以為傳送過程出現(xiàn)了過失。否那么就以為傳送過程出現(xiàn)了過失。 v 傳輸速率與傳

5、輸間隔傳輸速率與傳輸間隔傳輸速率傳輸速率比特率：每秒鐘傳送的信息量。單位：位秒比特率：每秒鐘傳送的信息量。單位：位秒bpsbps 波特率：每秒鐘傳送碼元數(shù)目，單位：波特波特率：每秒鐘傳送碼元數(shù)目，單位：波特BaudBaud 基帶傳輸每個碼元帶有基帶傳輸每個碼元帶有“1 1或或“0 0這這1 bit1 bit信息，信息，傳碼率與傳信率一樣，波特率和比特率是一樣的。傳碼率與傳信率一樣，波特率和比特率是一樣的。 常用波特率為：常用波特率為：24002400、48004800、 9600 9600、14.4K14.4K、19.2K19.2K等等 傳輸間隔與傳輸速率的關(guān)系傳輸間隔與傳輸速率的關(guān)系傳輸間隔

6、隨波特率的添加而減小。傳輸間隔隨波特率的添加而減小。 6.1.2 6.1.2 串行通訊接口規(guī)范串行通訊接口規(guī)范RS-232CRS-232C定義的是定義的是DTEDTE與與DCEDCE間的接口規(guī)范。間的接口規(guī)范。 v 機械特性機械特性DB-25DB-25陽頭銜接器陽頭銜接器 DB-9DB-9陽頭銜接器陽頭銜接器 陽頭通常用于計算機側(cè)，陰頭用于銜接線側(cè)陽頭通常用于計算機側(cè)，陰頭用于銜接線側(cè) v 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(hù)接地保護(hù)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)（串行輸入）接

7、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(zhǔn)備就緒）就緒（數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備就緒）DTEDCE 22（9） RI振鈴指示振鈴指示DTEDCEv 電氣特性電氣特性RS-232CRS-232C采用負(fù)邏輯電平，規(guī)定采用負(fù)邏輯電平，規(guī)定-3-3-25V-25V為邏輯為邏輯“1“1，+3+3+25V+25V為邏輯為邏輯“0“0。-3V-3V+3V

8、+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。 v 過程特性過程特性遠(yuǎn)程通訊，需求調(diào)制解調(diào)器遠(yuǎn)程通訊，需求調(diào)制解調(diào)器 近程通訊，不需求調(diào)制解調(diào)器近程通訊，不需求調(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)線短接偽銜接方式聯(lián)絡(luò)線短接偽銜接方式 v RS-232C RS-232C電平與電平與TTLTTL電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路早期常用早期常用MC1488MC1488、MC1489 MC1489 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

9、發(fā)送器，個發(fā)送器，2 2個接個接納器納器 v 采用采用RS-232CRS-232C接口存在的問題接口存在的問題 傳輸間隔短、速率低傳輸間隔短、速率低 通常不超越通常不超越1515米，速率米，速率20Kbps 20Kbps 有電平偏移有電平偏移 RS-232 RS-232收發(fā)共地，地電流會使電平偏移出現(xiàn)收發(fā)共地，地電流會使電平偏移出現(xiàn)邏輯錯誤。邏輯錯誤。 抗干擾才干差抗干擾才干差 RS-232 RS-232常用單端輸入，易混入干擾。故常用單端輸入，易混入干擾。故用大擺幅用大擺幅 新規(guī)范新規(guī)范RS-485RS-485改善了傳輸特性，運用廣泛！改善了傳輸特性，運用廣泛！ 6.2 80C51單片機的串

10、行口單片機的串行口6.2.1 80C516.2.1 80C51串行口的構(gòu)造串行口的構(gòu)造 1 1個全雙工串口：通訊或接口擴展個全雙工串口：通訊或接口擴展 接納發(fā)送緩沖器邏輯同名、物理分開；接納雙緩沖。接納發(fā)送緩沖器邏輯同名、物理分開；接納雙緩沖。 6.2.2 80C516.2.2 80C51串行口的控制存放器串行口的控制存放器v 串行口控制存放器串行口控制存放器SCONSCONv SM0SM0和和SM1SM1：任務(wù)方式選擇位：任務(wù)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

11、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vSM2SM2：多機通訊控制位：多機通訊控制位SM2=1SM2=1時時, ,接納機處于地址幀挑選形狀。假設(shè)接納機處于地址幀挑選形狀。假設(shè)RB8RB81 1，該地址幀信息可進(jìn)入，該地址幀信息可進(jìn)入SBUFSBUF，并使，并使RIRI為為1 1，進(jìn)而在中斷效力中再進(jìn)展地址號比較進(jìn)而在中斷效力中再進(jìn)展地址號比較; ;假設(shè)假設(shè)RB8RB80 0，該幀不是地址幀，應(yīng)丟掉，且堅持，該幀不是地址幀，應(yīng)丟掉，且堅持R

12、I=0RI=0。 SM2=0SM2=0時，接納機處于地址幀挑選被制止形狀。時，接納機處于地址幀挑選被制止形狀。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(jìn)，均可以使收到的信息進(jìn)入入SBUFSBUF，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：串行接納使能位，軟件置：串行接納使能位，軟件置1 1時，啟動接納過程時，啟動接納過程vTB8TB8：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(biāo)志。也可作為奇偶校驗位。數(shù)據(jù)幀標(biāo)志。也可作為奇偶校驗位。 vRB8RB8：多機方式接

13、納的第：多機方式接納的第9 9位位多機方式的地址多機方式的地址/ /數(shù)據(jù)幀標(biāo)志。也可作為奇偶校驗位。數(shù)據(jù)幀標(biāo)志。也可作為奇偶校驗位。 vTITI：發(fā)送中斷標(biāo)志位，要由軟件清：發(fā)送中斷標(biāo)志位，要由軟件清0 0vRIRI：接納中斷標(biāo)志位，要由軟件清：接納中斷標(biāo)志位，要由軟件清0 0 電源控制存放器電源控制存放器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(dāng)有關(guān)，當(dāng)SMOD=1SMOD=1時，波特率提高一倍。時，波特率提高一倍。復(fù)位時，復(fù)位時，SMOD=0SMO

14、D=0。 76543210PCONSMOD字節(jié)地址：字節(jié)地址：97H6.2.3 80C516.2.3 80C51串行口的任務(wù)方式串行口的任務(wù)方式 方式方式0 0：同步移位存放器，用于擴展并行口：同步移位存放器，用于擴展并行口 vRXDRXD：輸入或輸出引腳：輸入或輸出引腳 vTXDTXD：移位脈沖輸出：移位脈沖輸出v接納和方式都是接納和方式都是8 8位位v波特率固定為：波特率固定為：fosc/12fosc/12數(shù)據(jù)輸出：數(shù)據(jù)輸出： CLRCLR用于對用于對74LS16474LS164清清0 0 數(shù)據(jù)輸入：數(shù)據(jù)輸入： S/LS/L負(fù)脈沖將并行數(shù)負(fù)脈沖將并行數(shù)據(jù)裝入，高電平常啟據(jù)裝入，高電平常啟動

15、單片機進(jìn)展數(shù)據(jù)輸動單片機進(jìn)展數(shù)據(jù)輸入。入。 方式方式1 1：1010位幀，用于雙機通訊位幀，用于雙機通訊 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 停頓位：停頓位：1 1位位串行發(fā)送：寫串行發(fā)送：寫SBUFSBUF啟動發(fā)送過程啟動發(fā)送過程 串行接納：串行接納：( (置置REN=1REN=1啟動接納過程啟動接納過程) ) 方式方式2 2和方式和方式3 3：1111位幀，用于多機通訊位幀，用于多機通訊 v 起始位：起始位：1 1位位 v 數(shù)據(jù)位：數(shù)據(jù)位：9 9位位v 停頓位：停頓位：1 1位位串行發(fā)送：寫串行發(fā)送：寫SBUFSBUF啟動發(fā)送過程啟動發(fā)送過程 串行接納：串行接

16、納：( (置置REN=1REN=1啟動接納過程啟動接納過程) ) 6.2.4 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 波特率確實定波特率確實定 v波特率的計算波特率的計算固定波特率：固定波特率： 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= =2SMOD/642SMOD/64* * fosc fosc可變波特率：可變波特率： 方式方式1 1波特率波特率= =2SMOD/322SMOD/32* *T1T1溢出率溢出率 方式方式3 3波特率波特率= =2SMOD/322SMOD/32* *T1T1溢出率溢出率

17、T1 T1 溢出率溢出率 = fosc /12 = fosc /12256 256 TH1TH1 波特率的選擇波特率的選擇 波特率要選擇標(biāo)稱值，由于波特率要選擇標(biāo)稱值，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11.0592MHz11.0592MHz。 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(yīng)關(guān)系：初值的對應(yīng)關(guān)系： 波特率波特率/（b/s）19.2 k9600480024001200TH1初值初值FDHFDHFAHF4HE8HSMOD10000 串行口初始化步驟串行口初始化步驟 v確定確

18、定T1T1的任務(wù)方式的任務(wù)方式TMODTMODv計算計算T1T1的初值，裝載的初值，裝載TH1TH1、TL1TL1v啟動啟動T1T1置位置位TR1TR1v確定串行口任務(wù)方式確定串行口任務(wù)方式SCONSCONv串口中斷設(shè)置串口中斷設(shè)置IEIE、IPIP6.3 80C51單片機的串行口運用單片機的串行口運用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 串口無通訊需串口無通訊需求時！求時！v硬件銜接硬件銜接 近程銜接近程銜接 直連直連6.3.2 6.3.2 單片機與單片機間的通訊單片機與單片機間的通訊 遠(yuǎn)程銜接遠(yuǎn)程銜接 ( (電平轉(zhuǎn)換電平轉(zhuǎn)換) ) 電平轉(zhuǎn)換器件與接線電平轉(zhuǎn)換器件與接線v通訊協(xié)議通訊協(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 2，v 晶振選