第7章89C51串行口基本概念7.1串行口結(jié)構(gòu)7.2串行口工作方式7.3串行口編程和應(yīng)用7.4/10/101串行口第1頁(yè)7.1串行通信基礎(chǔ)串行通信概念所謂串行通訊是指外設(shè)和計(jì)算機(jī)間使用一根數(shù)據(jù)信號(hào)線一位一位地傳輸數(shù)據(jù)，每一位數(shù)據(jù)都占據(jù)一個(gè)固定時(shí)間長(zhǎng)度。“串行”是指外設(shè)與接口電路之間信息傳送方式，CPU與接口之間仍按并行方式工作。/10/102串行口第2頁(yè)信息傳輸檢錯(cuò)和糾錯(cuò)串行數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中，因?yàn)楦蓴_可能引發(fā)信息犯錯(cuò)怎樣發(fā)覺(jué)傳輸中錯(cuò)誤，叫檢錯(cuò)。發(fā)覺(jué)錯(cuò)誤后，怎樣消除錯(cuò)誤，叫糾錯(cuò)最簡(jiǎn)單檢錯(cuò)方法是奇偶校驗(yàn)，即在傳送字符各位之外，再傳送1位奇/偶校驗(yàn)位。可采取奇校驗(yàn)或偶校驗(yàn)。奇校驗(yàn)：全部傳送數(shù)位（包含字符各個(gè)數(shù)位和校驗(yàn)位）中，1個(gè)數(shù)為奇數(shù)偶校驗(yàn)：全部傳送數(shù)位（包含字符各個(gè)數(shù)位和校驗(yàn)位）中，1個(gè)數(shù)為偶數(shù)奇偶校驗(yàn)?zāi)軌驒z測(cè)出1位誤碼，不過(guò)不能糾錯(cuò)。/10/103串行口第3頁(yè)串行數(shù)據(jù)傳輸方式通訊雙方能同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收操作只有1根數(shù)據(jù)線傳送數(shù)據(jù)信號(hào)，通訊雙方不能同時(shí)在兩個(gè)方向上傳送。只允許數(shù)據(jù)按照一個(gè)固定方向傳送單工方式半雙工方式全雙工方式/10/104串行口第4頁(yè)傳輸速率在串行通訊中，用波特率來(lái)描述數(shù)據(jù)傳輸速率波特率，即每秒鐘傳送二進(jìn)制位數(shù)，簡(jiǎn)寫為bps國(guó)際上要求了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)波特率系列：110、300、600、1200、1800、2400、4800、9600、14.4Kbps、19.2Kbps、28.8Kbps、33.6Kbps、56Kbps。/10/105串行口第5頁(yè)傳輸速率在串行通信中，不論收發(fā)都必須有時(shí)鐘脈沖信號(hào)對(duì)傳送數(shù)據(jù)進(jìn)行定位和同時(shí)控制。接收時(shí)鐘/發(fā)送時(shí)鐘是波特率倍數(shù)——波特率因子。例：波特率=9600bps，波特率因子=16，則接收時(shí)鐘和發(fā)送時(shí)鐘頻率=9600×16=153600Hz波特率因子=16，表明16個(gè)時(shí)鐘脈沖傳送1位。/10/106串行口第6頁(yè)信號(hào)調(diào)制和解調(diào)數(shù)字信號(hào)頻帶寬，而普通通信線路頻帶較窄，如電話線頻帶范圍僅300~3400Hz所以采取普通通信線路進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信時(shí)，需要在發(fā)送端用調(diào)制器（Modulator）把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，模擬信號(hào)經(jīng)通信線路傳送到接收方，接收方再以解調(diào)器（Demodulator），把模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。大多數(shù)情況下，調(diào)制器和解調(diào)器合在一個(gè)裝置中，稱為調(diào)制解調(diào)器——Modem/10/107串行口第7頁(yè)在數(shù)據(jù)通訊中，Modem起著傳輸信號(hào)作用，是一個(gè)數(shù)據(jù)通訊設(shè)備，簡(jiǎn)稱DCE接收設(shè)備和發(fā)送設(shè)備稱為數(shù)據(jù)終端設(shè)備，簡(jiǎn)稱DTE。微機(jī)串行通信接口電路，如8250/8251為DTE。信號(hào)調(diào)制和解調(diào)/10/108串行口第8頁(yè)串行通信類型串行通訊能夠分為兩種類型：同時(shí)通訊、異步通訊異步通訊一個(gè)字符一個(gè)字符地傳輸，每個(gè)字符一位一位地傳輸，傳輸一個(gè)字符時(shí)，以起始位開始，然后傳輸字符本身各位，接著傳輸校驗(yàn)位，最終以停頓位結(jié)束該字符傳輸。一次傳輸起始位、字符各位、校驗(yàn)位、停頓位組成一組完整信息，稱為幀（Frame）幀與幀之間可有任意個(gè)空閑位/10/109串行口第9頁(yè)異步通訊信息格式起始位 邏輯0 1位數(shù)據(jù)位邏輯0或1 5位、6位、7位、8位校驗(yàn)位 邏輯0或1 1位或無(wú)停頓位 邏輯1 1位、1.5位或2位空閑位 邏輯1 任意數(shù)量

串行通信類型異步通訊/10/1010串行口第10頁(yè)例：傳送8位數(shù)據(jù)45H（0100,0101B），奇校驗(yàn)，1個(gè)停頓位，則信號(hào)線上波形為串行通信類型異步通訊/10/1011串行口第11頁(yè)同時(shí)通訊靠同時(shí)字符完成收發(fā)雙方同時(shí)多個(gè)字符成組傳送，在每組信息開始，加上同時(shí)字符，字符組和同時(shí)字符以及需要其它字符組成一個(gè)信息幀同時(shí)字符字符1字符2……字符n校驗(yàn)字符數(shù)據(jù)塊串行通信類型/10/1012串行口第12頁(yè)串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)在串行通信中，DTE和DCE之間連接要符合接口標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)通信中使用最普遍是RS-232C標(biāo)準(zhǔn)PC機(jī)上COM1、COM2接口，就是RS-232C接口，使用9針和25針連接器/10/1013串行口第13頁(yè)串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)TxD 發(fā)送數(shù)據(jù)（DTEDCE）RxD 接收數(shù)據(jù)（DCEDTE）SG 信號(hào)地DSR DCE就緒（DCEDTE）DTR DTE就緒（DTEDCE）RTS 請(qǐng)求發(fā)送（DTEDCE）CTS 去除發(fā)送（DCEDTE）DCE允許DTE發(fā)送,該信號(hào)是對(duì)RTS信號(hào)回答。DCD 數(shù)據(jù)載波檢出（DCEDTE）當(dāng)當(dāng)?shù)谼CE收到對(duì)方DCE設(shè)備送來(lái)載波信號(hào)時(shí)，使DCD有效，通知DTE準(zhǔn)備接收，而且由DCE將接收到載波信號(hào)解調(diào)為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)RxD線送給DTE。RI 振鈴信號(hào)（DCEDTE）當(dāng)DCE收到交換機(jī)送來(lái)振鈴呼叫信號(hào)時(shí)，使該信號(hào)有效，通知DTE已被呼叫。/10/1014串行口第14頁(yè)RS－232C電器特征及接口信號(hào)

1．電氣特征

在數(shù)據(jù)線TXD和RXD上：

邏輯1=－3V～－15V

邏輯0=＋3V～＋15V

2.能夠用電纜線直接連接標(biāo)準(zhǔn)RS232端口，但通信距離較近(<12m)。若距離較遠(yuǎn)，可附加調(diào)制解調(diào)器（MODEM）。/10/1015串行口第15頁(yè)串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232-C采取負(fù)邏輯，且信號(hào)電平與TTL不兼容串行接口芯片8250、8251均使用TTL電平，應(yīng)使用電平轉(zhuǎn)換電路與RS-232C連接器連接。MC1488：TTL電平→RS232電平（用于發(fā)送方）MC1489：TTL電平←RS232電平（用于接收方）/10/1016串行口第16頁(yè)串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)采取Modem(DCE)和電話網(wǎng)通信時(shí)信號(hào)連接/10/1017串行口第17頁(yè)串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)采取專用線通訊時(shí)信號(hào)連接/10/1018串行口第18頁(yè)串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)無(wú)Modem標(biāo)準(zhǔn)連接/10/1019串行口第19頁(yè)串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)無(wú)Modem最簡(jiǎn)連接/10/1020串行口第20頁(yè)經(jīng)典串行接口結(jié)構(gòu)因?yàn)镃PU與接口之間按并行方式傳輸，接口與外設(shè)之間按串行方式傳輸，所以，在串行接口中，必須要有“接收移位存放器”（串→并）和“發(fā)送移位存放器”（并→串）。/10/1021串行口第21頁(yè)7.2串行口結(jié)構(gòu)1個(gè)全雙工串口：通信或接口擴(kuò)展

接收發(fā)送緩沖器邏輯同名、物理分開；接收雙緩沖。

/10/1022串行口第22頁(yè)7.2.1串行口控制存放器SCON

SM0和SM1：工作方式選擇位76543210SCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI字節(jié)地址：98HSM0SM1方式說(shuō)明波特率000移位存放器fosc/1201110位UART（8位數(shù)據(jù)）可變10211位UART（9位數(shù)據(jù)）fosc/64或fosc/3211311位UART（9位數(shù)據(jù)）可變/10/1023串行口第23頁(yè)SM2：多機(jī)通信控制位當(dāng)串行口以方式2或方式3接收時(shí)，假如SM2=1，只有當(dāng)接收到第9位數(shù)據(jù)（RB8）為“1”時(shí)，才將接收到前8位數(shù)據(jù)送入SBUF，并置“1”RI，產(chǎn)生中止請(qǐng)求；當(dāng)接收到第9位數(shù)據(jù)（RB8）為“0”時(shí)，則將接收到前8位數(shù)據(jù)丟棄。假如SM2=0，則不論第9位數(shù)據(jù)是“1”還是“0”，都將前8位數(shù)據(jù)送入SBUF中，并置“1”RI，產(chǎn)生中止請(qǐng)求。在方式1時(shí)，假如SM2=1，則只有收到停頓位時(shí)才會(huì)激活RI。在方式0時(shí)，SM2必須為0。REN：串行接收使能位，軟件置1時(shí)，開啟接收過(guò)程/10/1024串行口第24頁(yè)TB8：多機(jī)方式發(fā)送第9位方式2和3時(shí)，TB8是要發(fā)送第9位數(shù)據(jù)，可作為奇偶校驗(yàn)位使用，也可作為地址幀或數(shù)據(jù)幀標(biāo)志。=1為地址幀,=0為數(shù)據(jù)幀RB8：多機(jī)方式接收第9位方式2和3時(shí)，RB8存放接收到第9位數(shù)據(jù)。在方式1，假如SM2=0，RB8是接收到停頓位。在方式0，不使用RB8。TI：發(fā)送中止標(biāo)志位，要由軟件清0RI：接收中止標(biāo)志位，要由軟件清0/10/1025串行口第25頁(yè)

7.2.2電源控制存放器PCONSMOD：波特率倍增位。在串行口方式1、方式2、方式3時(shí)，波特率與SMOD相關(guān)，當(dāng)SMOD=1時(shí)，波特率提升一倍。復(fù)位時(shí)，SMOD=0。

76543210PCONSMOD字節(jié)地址：97H比如：方式1波特率計(jì)算公式為：

方式1波特率=（2SMOD/32）×定時(shí)器T1溢出率/10/1026串行口第26頁(yè)7.3串行口4種工作方式方式0：同時(shí)移位存放器，用于擴(kuò)展并行口RXD：輸入或輸出引腳TXD：移位脈沖輸出接收和方式都是8位波特率固定為：fosc/127.3.1方式0/10/1027串行口第27頁(yè)數(shù)據(jù)輸出：

CLR用于對(duì)74LS164清0

/10/1028串行口第28頁(yè)數(shù)據(jù)輸入：

S/L負(fù)脈沖將并行數(shù)據(jù)裝入，高電平時(shí)開啟單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入。

/10/1029串行口第29頁(yè)方式0接收在滿足REN=1和RI=0條件下,串行口處于方式0輸入。此時(shí),RXD為數(shù)據(jù)輸入端,TXD為同時(shí)信號(hào)輸出端。在方式0工作時(shí),必須使SCON存放器中SM2位為“0”,這并不影響TB8位和RB8位。/10/1030串行口第30頁(yè)7.3.2方式1：10位幀，用于雙機(jī)通信起始位：1位數(shù)據(jù)位：8位停頓位：1位方式1波特率=（2SMOD/32）×定時(shí)器T1溢出率/10/1031串行口第31頁(yè)串行發(fā)送：（寫SBUF開啟發(fā)送過(guò)程）

串行接收：(置REN=1開啟接收過(guò)程)

/10/1032串行口第32頁(yè)當(dāng)一幀數(shù)據(jù)接收完，須同時(shí)滿足兩個(gè)條件，接收才真正有效。⑴RI=0，即上一幀數(shù)據(jù)接收完成時(shí)，RI=1發(fā)出中止請(qǐng)求已被響應(yīng)，SBUF中數(shù)據(jù)已被取走，說(shuō)明“接收SBUF”已空。⑵SM2=0或收到停頓位=1（方式1時(shí)，停頓位已進(jìn)入RB8），則收到數(shù)據(jù)裝入SBUF和RB8（RB8裝入停頓位），且置“1”中止標(biāo)志RI。若這兩個(gè)條件不一樣時(shí)滿足，收到數(shù)據(jù)將丟失。/10/1033串行口第33頁(yè)

7.3.3方式2和方式3：11位幀，用于多機(jī)通信起始位：1位數(shù)據(jù)位：9位停頓位：1位方式2波特率=（2SMOD/64）×fosc

方式3波特率=（2SMOD/32）×定時(shí)器T1溢出率/10/1034串行口第34頁(yè)串行發(fā)送：（寫SBUF開啟發(fā)送過(guò)程）

串行接收：(置REN=1開啟接收過(guò)程)

/10/1035串行口第35頁(yè)方式2接收

SM0、SM1=10，且REN=1。在接收器完第9位數(shù)據(jù)后，需滿足兩個(gè)條件，才能將接收到數(shù)據(jù)送入SBUF。（1）RI=0，意味著接收緩沖器為空。（2）SM2=0或接收到第9位數(shù)據(jù)位RB8=1時(shí)。若不滿足兩個(gè)條件，接收信息將被丟棄。/10/1036串行口第36頁(yè)波特率制訂方法波特率確定波特率計(jì)算固定波特率：

方式0波特率=fosc/12

方式2波特率=（2SMOD/64）*

fosc可變波特率：

方式1波特率=（2SMOD/32）*（T1溢出率）

方式3波特率=（2SMOD/32）*（T1溢出率）

T1溢出率=fosc/{12×[256－（TH1）]}/10/1037串行口第37頁(yè)波特率選擇波特率要選擇標(biāo)稱值，因?yàn)門H1初值是整數(shù)，為了減小波特率計(jì)算誤差，晶振頻率要選為11.0592MHz。

方式1和方式3波特率與TH1初值對(duì)應(yīng)關(guān)系：

波特率/（b/s）19.2k9600480024001200TH1初值FDHFDHFAHF4HE8HSMOD10000/10/1038串行口第38頁(yè)例7-1

若8031單片機(jī)時(shí)鐘振蕩頻率為11.0592MHz，選取T1為方式2定時(shí)作為波特率發(fā)生器，波特率為2400b/s，求初值。/10/1039串行口第39頁(yè)串行口初始化步驟確定T1工作方式（TMOD）計(jì)算T1初值，裝載TH1、TL1開啟T1（置位TR1）確定串行口工作方式（SCON）串口中止設(shè)置（IE、IP）7.3串行口編程和應(yīng)用/10/1040串行口第40頁(yè)例7-2利用單片機(jī)串口并行I/O擴(kuò)展串口無(wú)通信需求時(shí)！/10/1041串行口第41頁(yè)DISPLY:MOVR0,#30HMOVR7,#4NE:MOVA,@R0MOVDPTR,#TABMOVCA,@A+DPTRMOVSBUF,AINCR0DJNZR7,NERETtab:db21h,0f3h,15h,51hdb0c3h,49h,09h,0f1hdb01h,0c1h,81h,0dbhdb1fh,13h,0ch,8bhdb0ffh/10/1042串行口第42頁(yè)例7—3設(shè)內(nèi)部RAM50H～5FH中數(shù)據(jù)從串行接口輸出，串行接口以方式2工作，TB8做奇偶校驗(yàn)位，要求寫入TB8發(fā)送。源程序以下：/10/1043串行口第43頁(yè)START：MOVSCON，#80H；串行接口工作方式2MOVPCON，#80H；設(shè)波特率為1／32振蕩頻率

MOVR0，#50H；設(shè)地址指針

MOVR7，#10H；設(shè)數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度

LOOP1：MOVA，@R0；取數(shù)據(jù)

MOVC，P；奇偶校驗(yàn)位送TB8MOVTB8，CMOVSBUF，A；數(shù)據(jù)送SBUF，開啟發(fā)送

WAIT：JBCTI，LOOP2；判斷發(fā)送中止標(biāo)志是否為1,直到TI＝1時(shí)轉(zhuǎn)移。且TI清為0SJMPWAITLOOP2：INCR0;修改地址指針

DJNZR7，LOOP1;判斷循環(huán)是否結(jié)束

RET;程序返回/10/1044串行口第44頁(yè)例7—6設(shè)串行接口工作在方式3。MCS—51和外設(shè)之間采取9位異步通訊方式，波特率為2400。晶振為11.0592MHz，在定時(shí)器T1工作在方式2，且當(dāng)SMOD＝0時(shí)，計(jì)算得到T1時(shí)間常數(shù)為0F4H。接收子程序以下。/10/1045串行口第45頁(yè)RVE：MOVTMOD，#20H;設(shè)T1為方式2MOVTH1，#0F4H;送T1時(shí)間常效

MOVTL1，#0F4HSETBTR1;開啟T1定時(shí)

MOVR0，#50H;設(shè)地址指針

MOVR7，#10H;設(shè)數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度

MOVSCON，#0D0H;設(shè)串行接口為工作方式3，接收數(shù)據(jù)

MOVPCON，#00H;設(shè)SMOD為0WAIT：JBCRI，LOOP1;判斷接收中止標(biāo)志，等候/10/1046串行口第46頁(yè)SJMPWAIT;當(dāng)RI=1時(shí)，接收數(shù)據(jù)，且RI清0LOOP1：MOVA，SBUF；接收數(shù)據(jù)

JNBPSW.0，LOOP2；判斷P＝RB8JNBRB8，LOOP3SJMPLOOP4LOOP2：JBRB8，LOOP3LOOP4：MOV@R0，A；接收數(shù)據(jù)送內(nèi)存

INCR0；修改地址指針

DJNZR7，WAIT；判循環(huán)是否結(jié)束

CLRPSW.5；正確接收完16個(gè)效據(jù)后，PSW.5清0