第8章

串行通信及其接口

8.1概述8.2MCS-51的串行口8.3串行口的控制第一頁，共四十四頁。8.1概述串行通信：

數據一位接一位順序傳送，可只用一根數據線傳送多位信息。返回本章首頁第二頁，共四十四頁。8.1概述串行通信有兩種基本方式。

同步通信SYNC(SynchronousDataCommunication):嚴格同步,發送同步碼,數據連續,信息量大,速度較高異步通信ASYNC(AsynchronousDataCommunication):幀格式傳送,信息量不大返回本章首頁異步通信一幀字符信息的結構第三頁，共四十四頁。異步串行通信數據格式同步字符CRC字符開始終止數據塊同步通信數據格式幀結構第四頁，共四十四頁。8.1概述串行通信從傳輸方式分為：串行接口有單工、半雙工和全雙工3種返回本章首頁第五頁，共四十四頁。8.1概述RS-232C總線I2C--PHILIPS公司推出的I2C總線（INTELICBUS）SPI--(SerialPeripheralInterface--串行外設接口)返回本章首頁串行接口的連接的三種方法1三線連接2RS-232接口連接3modem方式連接第六頁，共四十四頁。

TXDRXDGND

TXDRXDGND三線鏈接TXDRXDGNDTXDRXDGNDRS232電平轉換RS232電平轉換RS232接口連接第七頁，共四十四頁。串行通信的傳送速率傳送速率用于描述數據傳送的快慢。在串行通信中，數據是按位進行傳送的，因此傳送速率用每秒鐘傳送格式位的數目來表示，稱之為波特率(baudrate)。每秒傳送一個格式位就是1波特，即：1波特=1bps（位/秒）在串行通信中，格式位的發送和接收分別由發送時鐘脈沖和接收時鐘脈沖進行定時控制。時鐘頻率高，則波特率也高，通信速度就快；反之，時鐘頻率低，則波特率也低，通信速度也慢。第八頁，共四十四頁。起始位D0D1D2D4D3D5D6D7X標志停止位檢驗位RS232C總線上傳輸的異步通信典型數據格式第九頁，共四十四頁。分類符號名稱引腳說明地線

機架保護地（屏蔽地）1

信號地（公共地）7

數據信號線TXD數據發送線2在無數據信息傳輸或收/發信息間隔期，RXD/TXD電平為1。輔助信道傳輸速率較主信道低。其余同RXD數據接收線3TXD輔助信道數據發送線14RXD輔助信道數據接收線16定時

信號

線

DCE發送信號定時15指示被傳輸的每個bit信息的中心位置

DCE接收信號定時17

DTE發送信號定時24

控制線RTS請求發送4DTE發給DCECTS允許發送5DCE發給DTEDSRDCE裝置就緒6

DTRDTE裝置就緒20DTE發給DCEDCD接收信號（載波）檢測8DTE收到滿足標準的信號時置位

振鈴指示22由DCE收到振鈴時置位

信號質量檢測21由DCE根據數據信息是否有錯而置位/復位

數據信號速率選擇23指定兩種傳輸速率中的一種RTS輔助信道請求發送19

CTS輔助信道允許發送13RCD輔助信道接收檢測12備用線

9未定義，保留供DCE裝置測試使用

10

11

18

25RS232C信號線及其在DB-25的針腳號第十頁，共四十四頁。8.1概述串行接口結構圖返回本章首頁第十一頁，共四十四頁。8.2MCS-51的串行口 8.2.1串行口的結構8.2.2串行口的工作方式8.2.3波特率的計算返回本章首頁第十二頁，共四十四頁。第十三頁，共四十四頁。中斷請求第十四頁，共四十四頁。8.2.1串行口的結構 MCS-51單片機片內有一個串行接口，可提供同步或全

雙工異步串行通信方式.設有二個互相獨立的

接收\發送緩沖器,可分別接受和發送數據發送緩沖器只能寫入,

接收緩沖器只能讀出兩個緩沖器可共用一

個地址碼99H發送：MOVSBUF,A接收：MOVA,SBUF中斷請求第十五頁，共四十四頁。8.2.1串行口的結構 與串行口有關的特殊功能寄存器有:SCON:串行口控制寄存器SBUF:緩沖寄存器PCON:功耗控制寄存器

(D7:SMOD為波特率系數選擇位)。第十六頁，共四十四頁。8.2.1串行口的結構 1．串行口控制寄存器SCON(98H)，可位尋址SM0SM1:確定4種工作方式SM2:多機通信控制位REN:允許串行接收位TB8:待發送的第9位數據RB8:接受到的第9位數據TI和RI:發送和接收中斷標志位(注:軟件清零)SCON（98h）位地址SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI9F9E9D9C9B9A9998D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0第十七頁，共四十四頁。2．特殊功能寄存器PCON其字節地址為87H，沒有位尋址功能。PCON的格式如圖7-7所示，其中與串行接口有關的只有D7位。PCONSMOD

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

返回本節第十八頁，共四十四頁。8.2.2串行口的工作方式 第十九頁，共四十四頁。1．方式0（移位寄存器方式）發送/接收時序發送接收第二十頁，共四十四頁。2．方式1（8位UART)

發送/接收時序發送接收第二十一頁，共四十四頁。3．方式2（9位UART)發送/接收時序發送發送數據TXD端輸出，發送11位數據。第9位為可程控的數據，在SCON的TB8中。TB8由軟件值1或清零。多機通訊，作為發送地址（1）或數據（0）的標志位。雙機通訊，作為奇偶校驗位。第二十二頁，共四十四頁。接收數據由RXD端輸入，接收11位信息，當接收器采樣到RXD端從1到0的跳變，開始接收一幀信息。當SM2=1，僅接受地址信號。地址匹配，SM2,<-0。SM2=0，接受數據及地址信號。

(RB8=1為地址信號，RB8=0為有效數據位）SCON位地址SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI9F9E9D9C9B9A9998D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0第二十三頁，共四十四頁。4．方式3（9位UART)當SM0SM1=11時，串行口工作在方式3。方式3為波特率可變的9位異步通信方式，除了波特率外，方式3和方式2相同。返回本節第二十四頁，共四十四頁。8.2.3波特率的計算串行口方式0的波特率是固定的，為系統時鐘的12

分頻(fosc/12)，即每個機器周期傳送一位數據位。串行口用方式2工作時，波特率為(2SMOD/64)×fosc。

串行口方式1和方式3用定時器T1作為波特率發生器，

其波特率有多種選擇，與T1的溢出率有關串行口方式1、3的波特率=(2SMOD／32)×T1溢出率T1的溢出率即T1溢出時間的倒數，它與T1選擇的

功能、工作方式和預置初值等有關第二十五頁，共四十四頁。8.2.3波特率的計算若定時器T1設定為自動重裝方式,T1的溢出率及串

行口波特率算式如下：當單片機與PC機通訊，工作于串行工作方式1，假

定波特率為9600波特，當單片機的fOSC=11.0592MHZ，波特率=(2SMOD／32)×T1溢出率，T1溢出率=(28-X)*fOSC/12SMOD＝1時，

X＝256-fOSC*2/(384*9600)=250＝0FAH將X寫入TH1和TL1時，若波特率發生器產生的實際傳輸率為波特率＝9599.84波特波特率相對誤差=(9600—9599.84)/9600=0.00177%第二十六頁，共四十四頁。表8-3常用的波特率及計算器初值返回本節第二十七頁，共四十四頁。8.3串行口的控制 一、利用串行口擴展I/O二、主從機間的通信三、多機通信接口返回本章首頁第二十八頁，共四十四頁。一、利用串行口擴展I/O l

單片機串行工作方式0—8位同步移位寄存器利用74LS164擴展并行口，編制程序使L0～L7以計數方式點亮。2、共陰數碼管八段碼ABCDEFGP分別接74LS164的輸出口Q7～Q0，左移位顯示0～9第二十九頁，共四十四頁。串并轉換，發光二極管顯示程序設計

ORG0000HLJMPMAINORG000BH LJMPINT_T0MAIN:MOVSP,#53H MOVTMOD,#01H

MOV TH0，#3CH MOV TL0，#0B0H MOV IE,#82H SETB TR0 MOVR0,#30HMOVR1,#0AHMOVSCON,#00HCLRTINEXT:MOVA,@R0SETBP1.0MOVSBUF,A JNBTI$CLRTI CLRP1.0 INCR0CLRF0 JNBF0,$ CLRF0LJMPNEXTEND初始化：串口方式0定時器方式1等待1S串口發送數據查詢發送完否（TI=‘1’)TI=‘0’顯示數據指針+1YN1秒定時程序（1秒鐘F0<-1)INT_T0:PUSHACCPUSHPSWCLREAMOVTL0,#3CHMOVTH0,#0B0HDJNZR1,EXITMOVR1,#0AH SETBF0EXIT:SETBEAPOPPSWPOPACCRETI定時初值中斷允許串口方式0定時1S串行發送關閉并行輸出開啟并行輸出第三十頁，共四十四頁。串并轉換，LED顯示程序設計

ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPINT_T0OGR0030HMAIN:MOVSP,#53HMOVTMOD,#01HMOVTH0，#3CHMOVTL0，#0B0H MOVIE，#82H SETBTR0

MOVR0,#30HMOVR1,#0AHMOVSCON,#00HCLRTINEXT:MOVA,@R0MOVDPTR,#CDATAMOVCA,@A+DPTR初始化：串口方式0定時器方式1等待1S串口發送LED字型碼查詢發送完否（TI=‘1’)TI=‘0’顯示數據指針+1YNSETBP1.0MOVSBUF,AJNBTI$CLRP1.0CLRTIINCR0CLRF0JNBF0,$

CLRF0LJMPNEXTENDCDATA:DB0FCH,60HDB0DAH,0F2HDB66H,0B6HDB0BEH,0E0HDB0FEH,0F6H(abcdefgh)第三十一頁，共四十四頁。二、主從機間的通信 1．雙機串行異步通信l

單片機與單片機間的串行異步通信接口設計（如圖8-14~8-16所示）l

單片機與PC系列微機間的異步串行通信接口設計（如圖8-17所示）第三十二頁，共四十四頁。圖8-14兩臺8031直接通信第三十三頁，共四十四頁。圖8-15兩臺8031采用RS232C總線通信第三十四頁，共四十四頁。圖8-16兩臺8751互傳數據第三十五頁，共四十四頁。圖8-178031單片機和PC機通過RS232C總線通信接口圖第三十六頁，共四十四頁。程序設計1、假定甲、乙機進行串行數據通信，其波特率為1200。甲機將內部RAM40H~4FH單元的內容傳送到乙機外部RAM1000H~100FH單元，請編程實現。ORG0000HLJMP MAINORG 0023HLJMP T_PGORG 0030HMAIN： MOVSP,#60H MOVTMOD,#20H MOVTH1,#0F3H MOVTL1,#0F3H MOVPCON,#00H MOVSCON,#40H MOVR0,#40H MOVR1,#10H SETBEA SETBES假設fsoc=6MHz，串行工作方式1，smod=0,則計數初值為：X=256-6*106*20/(384*1200)=256-13=FFH+1-13=0F3HSETBTR1MOVA,@R0CLRTIMOVSBUF,ASJMP $ T_PG: DJNZR1,NEXT CLRES CLRTR1 LJMPBACKNEXT: INC R0 MOV A,@R0 CLRTI MOV SBUF,ABACK: RETIsmod=0方式1，REN=0中斷允許取數發送甲機發送程序：第三十七頁，共四十四頁。程序設計1、假定甲、乙機進行串行數據通信，其波特率為1200。甲機將內部RAM40H~4FH單元的內容傳送到乙機外部RAM1000H~100FH單元，編程實現。ORG0000HLJMP MAINORG 0023HLJMP R_PGORG 0030HMAIN： MOVSP,#60H MOVTMOD,#20H MOVTH1,#0F3H MOVTL1,#0F3H MOVPCON,#00H MOVSCON,#50H MOVDPTR,#1000H MOVR1,#10H SETBEA SETBES SETBTR1 CLRRI SJMP $

R_PG: MOV A,SBUF MOV @DPTR,A CLRRI INCDPTR DJNZR1,BACK CLRES CLRTR1BACK:RETIsmod=0方式1，REN=1中斷允許接受送外存乙機接受程序：第三十八頁，共四十四頁。8.3.2多機通信接口1．多機通信原理

串行口控制寄存器SCON中的SM2為多機通信接口控制位。

RB8=1為地址信號，RB8=0為有效數據位串行口以方式2或3接收時，SM2=1，則僅當接收到的第9位數據RB8為1時，數據才裝入SBUF，置位RI，請求CPU對數據進行處理；地址匹配，SM2,<-0。當SM2=0時，則接收到一個數據后，不管第9位數據RB8是0還是1，都將數據裝入接收緩沖器SBUF并置位中斷標志RI，請求CPU處理。……第三十九頁，共四十四頁。2．多機通信程序設計l