PIC與計算機(jī)接口設(shè)計

本章主要對PIC單片機(jī)系統(tǒng)的有關(guān)數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)通信的基本方

法及相關(guān)的器件芯片做較為詳細(xì)的介紹，圍繞PIC單片機(jī)在實際應(yīng)用

中與計算機(jī)通信時的接口設(shè)計。根據(jù)通信的不同方式介紹PIC單片機(jī)

與計算機(jī)的各種通信方式和數(shù)據(jù)傳輸方式。

本章內(nèi)容主要包括：PIC與計算機(jī)的串行通信、PIC的USART使用

及PIC的USB接口設(shè)計等。

PIC單片機(jī)（或者計算機(jī)）與外界進(jìn)行的信息交換經(jīng)常被人們稱

為數(shù)據(jù)通信，通信的基本方式分為并行通信和串行通信兩種。

并行通信是指一次就可以同時傳送一個數(shù)據(jù)字的傳輸方式（其中

包括8位、16位，甚至更長位的數(shù)據(jù)）。其優(yōu)點是傳輸速度快；缺點

是需要同時連接的線數(shù)多，尤其在通信距離較長時，傳輸線的成本會

急劇增加。對于單片機(jī)而言，還需要占用多個寶貴的弓腳資源。40引

腳的PIC16F87X內(nèi)有一個并行通信模塊PSP,它就是利用RD和RE端口的

11個引腳（8根數(shù)據(jù)線+3根控制線），來實現(xiàn)與其他處理器（如計算

機(jī)）之間的并行通信。

串行通信是指把一個數(shù)據(jù)字逐位順序分時進(jìn)行的傳輸方式。其缺

點是指傳送速度較低，假設(shè)并行傳送n位數(shù)據(jù)所需要的時間是T,那么

串行傳送同樣數(shù)據(jù)的時間至少nT,實際工程上往往總是大于nT,原因

是時間上還需要額外的開銷。而串行通信的突出的優(yōu)點是僅僅需要數(shù)量很少

的傳輸線，特別適合遠(yuǎn)距離傳輸。此外，對于PIC單片機(jī)而言，串行通信的另

一個優(yōu)點就是，需要占用的引腳的資源較少。

PIC16F87X單片機(jī)內(nèi)部集成了兩個類型不同的串行通信模塊，即通用同步

/異步收發(fā)器USART(UniversalSynchronous/AsynchronousReceiver

Transmitter)模塊和主控同步串行端口MSSP(MasterSynchronousSerial

Port)模塊。前者的主要應(yīng)用目標(biāo)是系統(tǒng)之間的遠(yuǎn)距離串行通信，此項技術(shù)

的應(yīng)用歷史比較久遠(yuǎn)。而后者的主要應(yīng)用目標(biāo)是系統(tǒng)內(nèi)部近距離的串行擴(kuò)展。

串行通信的實現(xiàn)，在制式、種類、形式、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、編碼、檢錯、糾錯、

幀結(jié)構(gòu)、組網(wǎng)方式、調(diào)制方式等方面，存在著多種類型、變化、選擇和解決

方案。例如，Philips公司發(fā)明的12c總線，Intel等公司提出的SMBUS總線,

Freescale公司首先應(yīng)用的SPI接口，美國國家半導(dǎo)體公司(NSC)公司首先應(yīng)

用的MicroWire接口，達(dá)拉斯公司推出的l-Wire總線，美國電子工業(yè)協(xié)會推薦

標(biāo)準(zhǔn)RS-232、RS433、RS-485接口，Intel等公司提出的USB總線，蘋果公司提

出的IEEE-1394總線，博世公司提出的CAN總線，現(xiàn)場總線基金推出的FF總線，

Motorola公司聯(lián)合東芝公司共同開發(fā)的LONworks總線等，都是用來實現(xiàn)與串

行通信功能相關(guān)的技術(shù)和規(guī)范。

8.1標(biāo)準(zhǔn)串行接口RS-232C接續(xù)

串行通信是指單片機(jī)或者計算機(jī)和外設(shè)之間使用一根數(shù)據(jù)信號線,

數(shù)據(jù)在一個數(shù)據(jù)信號線上一位一位地進(jìn)行傳輸，每一位數(shù)據(jù)都占據(jù)一

個固定地時間長度，串行通信的特點是使用的數(shù)據(jù)線少，其傳輸?shù)乃?/p>

度比較慢。串行通信的優(yōu)點也正體現(xiàn)在遠(yuǎn)程通信和上下位機(jī)通信中，

隨著新的串行數(shù)據(jù)協(xié)議的誕生，速度和距離都有了較大提高。

一個完整的串行通信系統(tǒng)如圖8.1所示，該通信系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)終

端設(shè)備(DTE)和數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DCE)。

1.數(shù)據(jù)通信設(shè)備DTE：DTE是產(chǎn)生二進(jìn)制信號的數(shù)據(jù)源，也是

接收信息的目的，是由數(shù)據(jù)發(fā)送器或接收器或兼具兩者組成的設(shè)備，

它可以是一臺計算機(jī)。

2.數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE：DCE是一個使傳輸信號符合線路要求，

或者滿足DTE要求的信號匹配器，它是提供數(shù)據(jù)終端設(shè)備與通信線路

之間通信的建立、維持和終止連接等功能的設(shè)備，同時執(zhí)行信號變換

與編碼，它可以是一個MODEM。

山井

圖8.1串行通信系統(tǒng)

在數(shù)據(jù)通信、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及分布式工業(yè)控制系統(tǒng)中，經(jīng)常采用串行通

信來交換數(shù)據(jù)和信息。1969年，美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）公布了RS-232c作

為串行通信接口的電氣標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)定義了數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通信

設(shè)備（DCE）間按位串行傳輸?shù)慕涌谛畔ⅲ侠戆才帕私涌诘碾姎庑盘柡蜋C(jī)械

要求，在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。但它采用單端驅(qū)動非差分接收電路,

因而存在著傳輸距離不太遠(yuǎn)（最大傳輸距離15m）和傳送速率不太高（最大位

速率為20Kb/s）的問題。遠(yuǎn)距離串行通信必須使用Modem,增加了成本。在分

布式控制系統(tǒng)和工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)中，傳輸距離常介于近距離（＜20m）和遠(yuǎn)距

離（＞2km）之間的情況，這時RS-232c（25腳連接器）不能采用,用Modem又

不經(jīng)濟(jì)，因而需要制定新的串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)。

1977年EIA缶U定了RS-449。它除了保留與RS-232c兼容的特點外，還

在提高傳輸速率，增加傳輸距離及改進(jìn)電氣特性等方面作了很大努力，并增

加了10個控制信號。與RS-449同時推出的還有RS-422和RS-423,它們是

RS-449的標(biāo)準(zhǔn)子集。另外，還有RS-485,它是RS-422的變形。RS-422、

RS-423是全雙工的，而RS-485是半雙工的。

RS-422標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用平衡驅(qū)動差分接收電路，提高了數(shù)據(jù)傳輸速率（最

大位速率為10Mb/s）,增加了傳輸距離（最大傳輸距離1200m）。

RS-423標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用單端驅(qū)動差分接收電路，其電氣性能與RS-232c

幾乎相同，并設(shè)計成可連接RS-232c和RS-422。它一端可與RS-422連接，

另一端則可與RS-232c連接，提供了一種從舊技術(shù)到新技術(shù)過渡的手段。同

時又提高位速率（最大為300Kb/s）和傳輸距離（最大為600m）。

RS-485為半雙工的，當(dāng)用于多站互連時可節(jié)省信號線，便于高速、遠(yuǎn)距

離傳送。許多智能儀器設(shè)備均配有RS-485總線接口，將它們聯(lián)網(wǎng)也十分方便。

串行通信由于接線少、成本低，在數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，

產(chǎn)品也多種多樣。

8.1.1RS?232C接口規(guī)格

RS-232c其中RS是RecommendedStandard的縮寫，代表標(biāo)準(zhǔn)，232是標(biāo)

識符，C代表RS-232的最新一次修改（1969年），在這之前，有過RS-232A、

RS-232B標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定連接電纜和機(jī)械、電氣特性、信號功能及傳送過程。

現(xiàn)在，計算機(jī)上的串行通信端口（RS-232）是標(biāo)準(zhǔn)配置端口，已經(jīng)得到廣泛

應(yīng)用，目前計算機(jī)上一般都1?2個標(biāo)準(zhǔn)RS-232c串口，即通道COM1和COM2。

1.RS-232c標(biāo)準(zhǔn)的電氣特性

EIA-RS-232c對電器特性、邏輯電平和各種信號線功能都作了明確規(guī)定。在TXD和RXD

引腳上電平定義：邏輯1(MARK)=-3V-15V；邏輯0(SPACE)=+3?+15V

在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上電平定義：信號有效(接通，ON狀態(tài)，正

電壓)=+3V?+15V；信號無效(斷開，OFF狀態(tài)，負(fù)電壓)=-3V?T5V

對于數(shù)據(jù)(信息碼)：邏輯“1”的傳輸?shù)碾娖綖?3V?-15V,邏輯“0”傳輸?shù)碾娖?/p>

為+3V?+15V；對于控制信號；接通狀態(tài)(0N)即信號有效的電平為+3V?+15V,斷開狀

態(tài)(OFF)即信號無效的電平為-3V?-15V,也就是當(dāng)傳輸電平的絕對值大于3V時，電路

可以有效地檢查出來；而介于-3?+3V之間的電壓即處于模糊區(qū)電位，此部分電壓將使得

計算機(jī)無法準(zhǔn)確判斷傳輸信號的意義，可能會得到0,也可能會得到1,如此得到的結(jié)果

是不可信的，在通信時候體現(xiàn)的是會出現(xiàn)大量誤碼，造成通信失敗。因此，實際工作時，

應(yīng)保證傳輸?shù)碾娖皆凇?3?15)V之間。

目前，大部分計算機(jī)的RS-232c通信接口都使用了DB9連接器，主板的接口連接器有9

根針輸出，也有些比較舊的計算機(jī)使用DB25連接器輸出，表8.1為RS-232c串口引腳定義菜

9針RS-232串口(DB9)325針RS-232串口(DB25)*

引孫倚耳小功能說明引孫簡寫p

載波偵測(Carrier載波偵測(Carrier

CD/82CD?

Detect)~Detect)產(chǎn)

2~RXDr接收數(shù)據(jù)(Receive)~33RXD^接收數(shù)據(jù)（Receive）

32TXD^發(fā)送數(shù)據(jù)（Transmit）一2PTXD^發(fā)送數(shù)據(jù)（Transmit）

數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備(Data數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備(Data

42DIR+3207DTR~

TerminalReady)?TerminalRead/)r

5〃GND-地線（Ground）一72GNDc地線(Ground)一

數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好(DataSet數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好〔DataSet

62DSfB62DSR^

Reacfy)2Readjr）一

請求發(fā)送(RequestTo請求發(fā)送(RequestTo

RTS/43RTS卡

Send)3Send)一

清除發(fā)送(ClearTo清除發(fā)送(ClearTo

CTS-5~CTS一

Send)小Send)卡

振鈴指示(Ring振鈴指示(Ring

9~RIP223RIP

Indicator)小Indicator)一

表8.1RS-232c串口引腳定義表

RS-232c規(guī)定的邏輯電平與一般微處理器、單片機(jī)的邏輯電平是不同的，例如

RS-232的邏輯“1”是以-3?-15V來表示的，而單片機(jī)的邏輯“1”是以+5V來表示的，

兩者完全不同。因此，單片機(jī)系統(tǒng)要和電腦的RS-232接口進(jìn)行通信，就必須把單片

機(jī)的信號電平（TTL電平）轉(zhuǎn)換成計算機(jī)的RS-232c電平，或者把計算機(jī)的RS-232c

電平轉(zhuǎn)換成單片機(jī)的TTL電平，通信時必須對兩種電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換。實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的方法

可以使用分立元件，也可以使用專用RS-232電平轉(zhuǎn)換芯片。目前較為廣泛地使用專用

電平轉(zhuǎn)換芯片，如MC1488、MC1489、MAX232等電平轉(zhuǎn)換芯片來實現(xiàn)EIA到TTL電

平的轉(zhuǎn)換。下面介紹MAXIM公司的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232及接口電路。

如圖8.2中所示，MAX232是單電源雙RS-232發(fā)送/接收芯片，采用單電源（+5V）

供電，外接只需4個電容，便可以構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)的RS-232通信接口，硬件接口簡單,所以被

廣泛采用。

,^7

MAX220

\W(232

MAX必

DIP/SO

圖8.2MAX232實物及芯片引腳排列

8.1.2接續(xù)方法

單片機(jī)和計算機(jī)RS-232接口電路如圖8.3所示，圖中的Cl、C2、C3、C4是

電荷泵升壓及電壓反轉(zhuǎn)部分電路，產(chǎn)生V+、V-電源供EIA電平轉(zhuǎn)換使用，C5是

VCC對地去耦電容，其值為0.1UF,電容C1?C5安裝時必須盡量靠近MAX232芯

片引腳，以提高抗干擾能力。

VCC

~~C5

vccMAX232CPEn.

IC10.1UF=

ClCN

C1+C2+

r5nC21

1UFC1C2-1UFT

單

片T111114R：工，2

XDTlinTloutO

機(jī)-7

R2outR2in-o

10T3

RloutRlinTo

T2inT2out-o

4o

V-9

V+-5

C4

1UF二1UFDBPMale

VCC

圖8.3采用MAX232CPE芯片的PC機(jī)與單片機(jī)串行通信接口電路

圖8.4是一個采用分立元件構(gòu)成的簡易RS-232串行通信接口電路，使用三極管

進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，由于簡單的通信，對于通信穩(wěn)定性要求較高的應(yīng)用，不建議使用分立

元件，因為分立元件電路的穩(wěn)定性，誤碼率較高，不能完全滿足RS-232c的全部技術(shù)

指標(biāo)。分立元件組成的電路優(yōu)點是成本低廉，部分網(wǎng)站上介紹的產(chǎn)品就分立元件構(gòu)成。

圖8.4采用分立元件的簡易RS-232c通信接口電路

8.1.3PIC串行通信設(shè)計實例

當(dāng)PIC單片機(jī)不具備片上硬件USART或者USART不夠用時，可以利用軟件模擬實

現(xiàn)異步串行通信。Microchip公司推出的PIC系列單片機(jī)PIC16c711具有運行速度快、

低功耗、價格低、體積小等優(yōu)點。因為，不具備硬件USART時需要用一般I/O口來模擬

串行口。

1.串行接口硬件電路

如圖8.5所示，RB0為接收腳，RB5為發(fā)送腳。RB0除作為一般I/O引腳外，還可

以作為外部中斷輸入引腳，引起中斷的方式分為上跳沿和下跳沿兩種方式。設(shè)置下跳沿

引起中斷。當(dāng)起始位到來時，RB0上出現(xiàn)下跳沿，引起中斷，如果不是干擾信號則開始

接收數(shù)據(jù)。

RS-485標(biāo)準(zhǔn)的特點是抗干擾能力強(qiáng)，傳輸速率高、傳送距離遠(yuǎn)。它規(guī)定了雙端（平

衡式）電氣接口特性。當(dāng)單片機(jī)與具有RS-485接口的PC機(jī)通信時，需要進(jìn)行信號形式

的轉(zhuǎn)換。從單片機(jī)發(fā)送到PC機(jī)的信號首先轉(zhuǎn)換成平衡信號，再送往PC機(jī)。從PC機(jī)發(fā)送

到單片機(jī)的信號先轉(zhuǎn)換成非平衡信號，再輸入單片機(jī)。信號形式的轉(zhuǎn)換工作由RS-485接

口芯片SN75176完成。SN75176差分總線收發(fā)器工作在半雙工方式，當(dāng)工作于發(fā)送方

式時，發(fā)送使能引腳DE為高電平，接收使能引腳RE也為高電平。當(dāng)工作于接收方式時，

發(fā)送使能引腳DE為低電平，接收使能引腳RE也為低電平。這樣，可以將DE與RE連接

在一起，由RB6引腳輸出控制信號，控制SN75176的發(fā)送和接收使能。為了減少線路

上信號的反射，需要匹配線路的特性阻抗。由于通信載體是雙絞線，它的特性阻抗為

120c左右，所以線路設(shè)計時，在RS-485網(wǎng)絡(luò)傳輸線的始端和末端各應(yīng)接1只120c

的匹配電阻，R1為單片機(jī)一側(cè)的匹配電阻。由于RS485芯片的特性，接收器的靈敏度

為±200mV,即差分輸入端VA-VB2200mV時，輸出邏輯“V；VA-VBW-200mV4

輸出邏輯“0”。當(dāng)IVA-VB|<200mV時，輸出不確定。因此，當(dāng)A、B無信號輸入時,

可能造成接收引腳R上出現(xiàn)低電平，這會誤認(rèn)為通信幀起始位到來而引起工作不正常。

為了避免這種情況發(fā)生，可以人工的讓A端電位高于B端電位，使R引腳在RS485總線

不發(fā)送期間呈現(xiàn)唯一的高電平，單片機(jī)不會被誤中斷而接收到亂字符。通過在A、B接上

拉、下拉電阻R3、R2可解決這個問題。

圖8.5PIC16c711與PC機(jī)之間的接口電路

2.單片機(jī)通信程序框圖

PIC單片機(jī)與PC機(jī)之間的通信方式為半雙工方式。一幀數(shù)據(jù)包括一位起始位、8位數(shù)

據(jù)位、一位停止位和無奇偶校驗位。設(shè)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的波特率為9600b/s,則每一位

占用的時間td為19600s,約為104|JS。單片機(jī)晶振頻率為4MHz,單片機(jī)執(zhí)行一條指

令耗費時間Ips。

?單片機(jī)接收數(shù)據(jù)程序框圖

PIC16c711單片機(jī)的RB0引腳具備外部引腳跳變沿中斷功能，向RB0引腳送一個上

跳沿或下跳沿信號，則INTCON寄存器的外部引腳跳變沿中斷標(biāo)志位INTF被置1。如果

總中斷和外部引腳跳變沿中斷都使能，并且此時單片機(jī)沒有執(zhí)行其他中斷服務(wù)子程序，程

序進(jìn)入INT中斷服務(wù)子程序。根據(jù)異步串行通信的特點，通信線路空閑時單片機(jī)接收的是

高電平，起始位到來時單片機(jī)接收到低電平，因此空閑位和起始位之間是一個下跳沿。單

片機(jī)接收到下跳沿即起始位后，馬上進(jìn)入中斷服務(wù)子程序，準(zhǔn)備接收一幀數(shù)據(jù)。因此在主

程序中設(shè)置由下跳沿引起外部引腳跳變沿中斷。下面將主要分析接收子程序即中斷服務(wù)子

程序。單片機(jī)接收數(shù)據(jù)程序框圖如圖8.6所示。

進(jìn)入中斷服務(wù)子程序后，首先保護(hù)中斷現(xiàn)場，然后檢測起始位是否是“真的”。由于百

能存在的各種干擾，PIC單片機(jī)有可能接收到的干擾信號正好是一個下跳沿，而實際上此正

根本沒有數(shù)據(jù)到來，從而造成誤接收數(shù)據(jù)。因此檢測起始位的真實性是有必要的。采取的

方法是在52ps（起始位的中點）后，檢測一次RBO上的信號。程序框圖中是延時472

后檢測RBO上的信號，原因是保護(hù)中斷現(xiàn)場的幾條指令要耗費幾個四。如果是低電平，

則起始位是“真的”，否則為干擾信號，單片機(jī)清INTF標(biāo)志位，然后退出中斷服務(wù)子程月

回到主程序。若起始位是“真的”，則準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。設(shè)計規(guī)定數(shù)據(jù)位為8位，故首先設(shè)于

接收計數(shù)器R_CNT內(nèi)容為8o然后將STATUS寄存器中的C位清零，并右移接收數(shù)據(jù)寄

存器RCV_R。C的內(nèi)容即。移入RCV_R最高位，接下來接收數(shù)據(jù)位。為盡量保證數(shù)據(jù)的

準(zhǔn)確性，應(yīng)該在每位數(shù)據(jù)的中點檢測該位數(shù)據(jù)。因此，檢測第一位數(shù)據(jù)的時刻距離檢測起

始位的時刻應(yīng)該是一位數(shù)據(jù)所占的時間即104ps,此后的每一位數(shù)據(jù)檢測時刻之間也是

如此。此時又要用到延時程序。因為每兩次檢測時刻之間除了延時之外，指令（C清零、

右移等指令）還要占用時間，這些指令占用5?6加，因此，為了盡量保證在每一位的中

心位置檢測數(shù)據(jù)，延時時間定為98.。如果檢測得到的數(shù)據(jù)位為1,則置RCV_R最高位.

lo如果數(shù)據(jù)位為0,則不必改變最高位，因為C為0且已經(jīng)移入RCV_R的最高位。

然后，將接收計數(shù)器內(nèi)容減1。8位數(shù)據(jù)接收完畢后，清INTF標(biāo)志。薪，退出中斷服務(wù)

子程序。至此，8位數(shù)據(jù)接收全部存放于RCV_R中。

?單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)程序框圖

用RB5引腳作為發(fā)送引腳，單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)程序框圖如圖8.7所示。當(dāng)有數(shù)據(jù)

要從單片機(jī)發(fā)往PC機(jī)時，單片機(jī)調(diào)用發(fā)送子程序。在發(fā)送子程序中，首先設(shè)置發(fā)送

計數(shù)器內(nèi)容為8,然后發(fā)送起始位，起始位應(yīng)持續(xù)104|JSo因此要調(diào)用延時子程序,

延時子程序執(zhí)行完后，RB5上的信號并未立刻變成第一位數(shù)據(jù)的值，這是因為還要

執(zhí)行幾條指令，如右移TRS_R、置位等RB5上的信號才會變化。假設(shè)延時1042,

那么加上幾條指令的執(zhí)行時而，起始位就比1042寬了。因此，延時子程序少于

104|JS,根據(jù)具體的程序定為97ps。然后，右移發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器TRS_R,將其

最低位即要發(fā)送的數(shù)據(jù)位移入C中，再根據(jù)C中的內(nèi)容將RB5清零或置1,然后將

發(fā)送計數(shù)器內(nèi)容減1,并判斷其是否為0。若為1,則說明未發(fā)送完畢，繼續(xù)發(fā)送；

否則，發(fā)送停止位。最后，退出發(fā)送子程序。

開始

圖8.6單片機(jī)接收數(shù)據(jù)程序框圖8.7單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)程序框圖

8.2PIC的USART應(yīng)用

8.2.1PIC16F877非同步通信功能（USART接口）

通用同步/異步接收發(fā)送模塊（USART）是兩個串行通信接口之一，

USART又稱為SCI（SerialCommunicationInterface）。USART可

以設(shè)置為全雙工異步串行通信系統(tǒng)，這種方式可以與個人計算機(jī)PC或串行

接口CRT等外圍設(shè)備進(jìn)行串行通信。也可以設(shè)置為半雙工異步串行通信系

統(tǒng)，與串行接口的A/D或D/A集成電路、串行EEPROM等器件連接。

USART是二線制串行通信接口，它可以被定義如下三種工作方式：

全雙工異步方式、半雙工同步主控方式、半雙工同步從動方式。為了把

RC6和RC7分別設(shè)置成串行通信接口的發(fā)送/時鐘（TX/CK）線和接收/數(shù)

據(jù)（TX/DT）線，必須首先把SPEN位（TCSTAT的RD7）和方向寄存器

TRISCWD7：D6置1。

USART功能模塊含有兩個8位可讀/寫的狀態(tài)/控制寄存器，它們是發(fā)

送狀態(tài)/控制寄存器TXSTA和接收狀態(tài)/控制寄存器。

USART帶有一個8位波特率發(fā)生器BRG（BaudRatoGenerator）,BRG支持

USART的同步和異步工作方式。用SPBRG寄存器控制一個獨立的8位定時器的周期。

在異步方式下，發(fā)送狀態(tài)/控制寄存器TXSTA的BRGH位（即D2）也被用來控制波特

率（在同步方式下忽略BRGH位）。

向波特率寄存器SPBRG寫入一個新的初值時，都會使BRG定時器復(fù)位清零，由此

可以保證BRG不需要等到定時器溢出后就可以輸出新的波特率。

對USART方式進(jìn)行初始化的程序如下：

BSFSTATUS,RP0；將指針指向數(shù)據(jù)存儲器的第1頁

MOVLW0x19

MOVWFSPBRG；設(shè)置波特率為9600

BCFSTATUS,RP0；將指針指向數(shù)據(jù)存儲器的第。頁

CLRFRCSTA；將接收控制和狀態(tài)寄存器清零

BSFRCSTA,SPEN；串口允許

CLRFPIR1；清除中斷標(biāo)志

BSFSTATUS,RP0；將指針指向數(shù)據(jù)存儲器的第1頁

CLRFTXSTA；將發(fā)送控制和狀態(tài)寄存器清零

BSFTXSTA,BRGH；設(shè)置為異步、高速波特率

BSFTXSTA,TXEN；允許發(fā)送

BCFSTATUS,RP0；將指針指向數(shù)據(jù)存儲器的第0頁

BSFRCSTA,CREN；允許接收

初始化完成后，即可發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)時'通過查詢發(fā)送/接收中

斷標(biāo)志位即可判斷是否發(fā)送完一個數(shù)據(jù)/接收到一個數(shù)據(jù)。

送/接收中斷標(biāo)地不需要也不有用軟件復(fù)位。

在異步串行發(fā)送的過程中，只要TXREG寄存器為空，中斷標(biāo)志TXIF就置位。因此，

TXIF為1并不是發(fā)送完畢的標(biāo)志，但仍可以用TXIF標(biāo)志來判斷。因此當(dāng)TXREG為空時，

將數(shù)據(jù)送入后，數(shù)據(jù)會保留在TXREG寄存器中，直到前一個數(shù)據(jù)從發(fā)送移位寄存器中移

出，即前一個數(shù)據(jù)發(fā)送。

8.2.2串行接口芯片8251A

8251的管腳和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8.8所示。

1.同CPU的連接信號

?RESET：當(dāng)這個引腳上出現(xiàn)一個6倍時鐘寬的高電平信號時，芯片被復(fù)位，使芯片

處于空閑狀態(tài)。這個空閑狀態(tài)將一直保持到由編程確定了新狀態(tài)才結(jié)束。在系統(tǒng)中

使用此芯片時，總是把復(fù)位端與系統(tǒng)的復(fù)位線相連，使它受到加電自動復(fù)位和人工

復(fù)位的控制。

?CLK：是為芯片內(nèi)有關(guān)電路工作提供時鐘的輸入端。這個時鐘的頻率與數(shù)據(jù)速率并

無直接關(guān)系，但是，為了電路工作可靠，在同步方式下最好使這個頻率比數(shù)據(jù)速率

大30倍以上。在異步方式下，大4.5倍。

?、：是CPU對8251A中的寄存器讀、寫時的控制信號輸入端。

?C/：是一個決定CPU對芯片讀寫內(nèi)容的控制輸入端。如果輸入為高電平，CPU

對芯片就是寫控制字或讀狀態(tài)字；反之，讀寫的內(nèi)容就是數(shù)據(jù)。通常，將該端與地址

線的最低位相接。于是，8251A就占有兩個端口地址，偶地址為數(shù)據(jù)口地址，而奇

地址為控制口地址。

:片選輸入端。該引腳輸入低電平時，芯片可以與CPU之間傳輸數(shù)據(jù)；反之,

芯片的8個數(shù)據(jù)引腳處于懸空狀態(tài)。

D21

D3228D1

R327DO

GXD426VCC

25RxC

DN4D5

D5624DTR

D67823RTS

D7822DSR

9)21RESET

020CLK

1C1119TxD

1218TxEMPT

1317CTS

^

Y416

—15TxRDY

圖8?88251A芯片引腳

?DO?D7：雙向8位數(shù)據(jù)線，同片內(nèi)數(shù)據(jù)總線緩沖器相連，CPU通過DO?D7向8251A

寫數(shù)據(jù)和控制字，以及讀數(shù)據(jù)和狀態(tài)字。

2.MODEM控制信號

8251A還提供了四個與MODEM相連的控制信號，信號的含義與RS232c標(biāo)準(zhǔn)相同。

?(DataTerminalReady)：數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好(輸出，低電平有效)。這是

一個通用的輸出信號，可由命令字的位1置“1”，而變?yōu)橛行В靡员硎綜PU準(zhǔn)備就緒

DSR（DataTerminalReady）：數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好（輸出，低電平有效）。這是

一個通用的輸出信號，可由命令字的位1置“1”，而變?yōu)橛行В靡员硎綜PU準(zhǔn)備就空

?（RequestToSend）：請求發(fā)送（輸出，低電平有效）。此信號用于通知

調(diào)制器，CPU已準(zhǔn)備好發(fā)送。它可由命令字的位5置“1”而變?yōu)橛行Вǖ碗娖接行В?/p>

?醛（ClearToSend）：清除發(fā)送信號（輸入，低電平有效）。這是調(diào)制解凋器

或其它外設(shè)送到8251A中的調(diào)制解調(diào)器控制器的信號。當(dāng)其有效時，表示允許USAR

發(fā)送數(shù)據(jù)。

上述四不信號在使用時應(yīng)按規(guī)定引腳連接。信號在傳輸過程中，由MODEM輸入

后存放在8251A的狀態(tài)字節(jié)中，芯片內(nèi)對此并不作處理，只有當(dāng)CPU讀狀態(tài)后才可能

給出響應(yīng)。CTS也是從MODEM送來的信號，如果為低電平。且8251A中已經(jīng)設(shè)置了

允許發(fā)送命令，芯片就可以向MODEM送出串行數(shù)據(jù)。如果在數(shù)據(jù)傳送中，出現(xiàn)了某

個條件不滿足的情況，那么，在傳輸完當(dāng)前的字節(jié)后，即行停止。和都是由CPU寫命

令時給8251A設(shè)置的，為使兩個引腳有效（低電平），對寄存器中這兩位應(yīng)寫入“1”。

3.發(fā)送器有關(guān)信號

?TxD：發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送緩沖器從數(shù)據(jù)總線上接收數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)、并按要求

插入附加字符或附加位后，在時鐘的下降沿按位從TxD上發(fā)送出去。

?xRDY：發(fā)送器準(zhǔn)備好信號。如果該信號有效，就表示發(fā)送緩沖器已空，CPU可以向

芯片送入新的數(shù)據(jù)。這個信號的狀態(tài)要受到命令字中TxEN位（允許發(fā)送）的控制。

如果把TxRDY信號作為向CPU請求數(shù)據(jù)的中斷信號，TxEN位就可以看作是中斷控

制的屏蔽位。在8251A的狀態(tài)字中有一位TxRDY,CPU也可以用查詢的方式判斷

是否可以送數(shù)據(jù)。

?TxE：發(fā)送緩沖器空標(biāo)志。不管發(fā)送時是處于等待還是發(fā)送狀態(tài)，只要發(fā)送緩沖器

中沒有再要發(fā)送的字符，這個標(biāo)志就變高。當(dāng)從CPU送入一個數(shù)據(jù)字符時，該位標(biāo)

志就被復(fù)位。這個標(biāo)志可以用來表示一段數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕Y(jié)束。如果是半雙工工作，

這個標(biāo)志可以用作從發(fā)到收的轉(zhuǎn)換。同步工作時，如果臨時出現(xiàn)TxE,就意味著數(shù)據(jù)

發(fā)送出現(xiàn)空缺，芯片會自動插補同步字符。

?：輸人控制發(fā)送器數(shù)據(jù)速率的時鐘。每個數(shù)據(jù)的移位輸出，是在TxC的下降

沿實現(xiàn)的。異步方式下齷薄的頻率可以是數(shù)據(jù)速率的1、16或64倍。同步方式時，

的頻率與數(shù)據(jù)速率相同。一

4.接收器有關(guān)信號

?RxD：接收數(shù)據(jù)。用來接收外設(shè)送來的串行數(shù)據(jù)，按規(guī)定檢查有關(guān)字符或有關(guān)位后，

經(jīng)串一并轉(zhuǎn)換送入數(shù)據(jù)總線緩沖器，RxD在時鐘上升沿采樣輸入。

?RxRDY：接收器準(zhǔn)備好標(biāo)志。如果該位為高電乎，接收緩沖器中就已經(jīng)有組裝好了

的一個數(shù)據(jù)字符，可通知CPU將它取走。與TxRDY相似，RxRDY也可用作中斷請

求信號，也可以通過讀狀態(tài)字了解接收器狀態(tài)。一旦CPU讀走這個數(shù)據(jù)字符，RxRDY

被復(fù)位。要是CPU沒有及時取走數(shù)據(jù)，新接收數(shù)據(jù)將覆蓋數(shù)據(jù)，使一個數(shù)據(jù)丟失，

出現(xiàn)溢出錯誤，并反映在狀態(tài)字中。

?：接收時鐘輸入端。當(dāng)時鐘處在上升沿時，才可能把數(shù)據(jù)取樣輸入。時鐘速率

的規(guī)定與相同。實際上，和往往連接在一起，用同一個時鐘源。

?SYNDET/BRKDET：同步和間斷檢測。芯片在同步方式工作時，用作同步檢測端；

異步時則用作間斷檢測輸出。芯片可以由編程確定是內(nèi)同步還是外同步。如果是內(nèi)

同步，就由芯片內(nèi)電路搜索同步字符，一旦找到，就由該端輸出一個高電平。

如果是外同步，當(dāng)片外檢測電路找到同步字符后，就可以從該引腳輸入一個高電平

信號，使8251A正式開始接收。一旦開始正常接收數(shù)據(jù)，同步檢測端恢復(fù)低電平輸

出O

點步方式工作中，通常在線路上無數(shù)據(jù)時以高電平表示。在8251A中也可以由程序

控制，使無數(shù)據(jù)的間斷時間內(nèi)線路上呈現(xiàn)低電平，即發(fā)送一個字符長度的全“0”碼。接收

端具有對這種間斷碼檢測的能力，如果檢測到間斷碼，將從該端輸出一個高電平。為了

避免接收器對尚未正式開始工作的線路低電平誤認(rèn)為間斷狀態(tài)，8251A在復(fù)位后總是要

在檢測到一次高電平輸入后，才開始對間斷狀態(tài)的檢測。

對于8251A它有三個字，一個方式指令字、命令指令字、狀態(tài)字，其中方式指令字

和命令字都是要寫入到控制口里的，而狀態(tài)字是從控制口讀出來的，如果讀和寫能夠區(qū)

別，也就是狀態(tài)字和指令字這兩個可以區(qū)別，但指示字里是方式指示字還是命令指示字，

這個關(guān)系必須要注意，它們的關(guān)系應(yīng)是在開機(jī)時、在復(fù)位時以及完成后，先給的字認(rèn)為

是方式指示字。給完了方式指示字后再給的自動認(rèn)為是命令指令字，就不會把后面給的

當(dāng)作方式字進(jìn)行保存，而當(dāng)作命令控制操作。

8.2.3USART應(yīng)用通信編程實例

1.概述

要在PIC16F877與PC機(jī)間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，這里可應(yīng)用USART來實現(xiàn)。在編寫程序

時首先要設(shè)置好USART異步通訊模塊工作模式及相關(guān)寄存器，PIC16F877的USART與

其他具有USART的PIC單片機(jī)一樣，可以被設(shè)置成為與PC機(jī)進(jìn)行全雙工異步通訊，

它是利用PORTC口的RC6和RC7兩個引腳作為通訊的2線制串行通訊接口。為了把

PORTC口的RC6和RC7兩個引腳分別設(shè)置成串行通訊接口的發(fā)送(TX)腳和接收(RX)

腳，必須要把USART的接收狀態(tài)和控制寄存器RCSTA的bit7(SPEN)位和TRISC寄

存器的bit7置“1”，把TRISC寄存器的bit6置“0”。為了使USART分別工作于接收或發(fā)這

狀態(tài)，就必須設(shè)置相應(yīng)的狀態(tài)寄存器和控制寄存器。在設(shè)置接收器時，要注意接收腳對

接收信號的采樣。接收腳RX上的數(shù)據(jù)被采樣3次，通過一個三中取二邏輯檢測電路來判

斷RX腳上的電平是高還是低，以作為采樣取值。另外，要使USART工作在異步通訊方

式，就必須要設(shè)置通訊的傳送、接收速率即波特率，USART的波特率設(shè)置是通過控制獨

立的一個8位波特率發(fā)生器BRG實現(xiàn)的。

在異步工作方式下，串行通訊接口USART采用標(biāo)準(zhǔn)的不歸0(NRZ)格式(即1位

起始位、8位或9位數(shù)據(jù)位及1位停止位)，最常用的數(shù)據(jù)格式是8位。PIC16F877片內(nèi)

的8位波特率發(fā)生器BRG可以用來驅(qū)動振蕩器的時鐘，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的波特率頻率。

PIC16F877的USART發(fā)送和接收順序是從最低位(LSB)開始。USART發(fā)送器和接收

器在功能上是完全獨立的，但是它們所用的數(shù)據(jù)格式和波特率必須是相同的。波特率發(fā)生

器可以根據(jù)發(fā)送狀態(tài)和控制寄存器TXSTA的bit2(BRGH)位設(shè)置產(chǎn)生2種不同的移位

速度：對系統(tǒng)時鐘16分頻和64分頻的波特率時鐘，即設(shè)置該位在異步通訊模式為1時表

示通訊為高速，為0時表示通訊為低速。要使USART工作于異步通訊模式，可通過對發(fā)

送狀態(tài)和控制寄存器TXSTA的bit4(SYNC)位設(shè)置清“0”。

由上可知，PIC16F877的USART異步工作設(shè)置主要包括對以下部件的設(shè)置：波特率

發(fā)生器BRG、采樣電路、異步發(fā)送器、異步接收器等。這里關(guān)于PIC16F877的USART

異步工作有兩點需要說明：一是USART硬件不支持奇偶效驗，但可以用軟件實現(xiàn)(并可

作為第9位數(shù)據(jù)傳輸)；二是在CPU處于休眠工作方式時;USART不能工作在異步通訊

方式。

2.USART波特率發(fā)生器BRG設(shè)置

在異步通訊方式下，波特率發(fā)生器BRG需要設(shè)置一個初值，以使BRG輸出一個合適

的波特率。在BRG設(shè)置時，其工作在高速還是低速是由發(fā)送狀態(tài)寄存器和控制寄存器

TXSTA的bit2(BRCH)位進(jìn)行設(shè)置的。在PIC16F877內(nèi)部時鐘工作模式下，設(shè)置

BRG波特率寄存器SPBRG在低速和高速初值的計算公式如下：

BRGH=O(低速)

異步波特率=FOSC/(64(X+1))

BRGH=1(高速)

波特率=FOSC/(16(X+1))

其中，X為SPBRG寄存器的值(0-255)o

實際應(yīng)用中，上式用于高速方式(BRGH=1)下計算波特率可以減小誤差。另外，

在向波特率寄存器SPBRG寫入一個新值時會使BRG定時器復(fù)位(清零)，由此就可保

證波特率發(fā)生器BRG不需要等到定時器溢出后就可輸出新的波特率。

3.USART異步通訊的寄存器設(shè)置

實現(xiàn)USART異步通訊的寄存器主要有：發(fā)送狀態(tài)寄存器和控制寄存器TXSTA、接

收狀態(tài)和控制寄存器RCSTA、波特率發(fā)生器存器SPBRG、發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器TXREG、接

收數(shù)據(jù)寄存器RCREG、外圍接口中斷使能寄存器PIE1和外圍接口標(biāo)志寄存器PIR1等。

?發(fā)送狀態(tài)和控制寄存器(表8.2)

表8.2發(fā)送狀態(tài)和控制寄存器

WW-0RZW-0R/WORZW-0U-0WW-0R-]RW-0

CSRCTX9TXENS\NC-BRCHTRMTTX9D

bit7bit0

bit7CSRC：異步方式未用。

bit6TX9：發(fā)送數(shù)據(jù)長度選擇位。1=選擇9位數(shù)據(jù)；0=選擇8位數(shù)據(jù)。

bit5TXEN：發(fā)送允許位。1=允許發(fā)送;0二關(guān)閉發(fā)送。

bit4SYNC：USART同步/異步方式選擇位。1=選擇同步方式；0=選擇異步方式。

bit3此位未用。

bit2BRGH：高速波特率使能位。1=高速；0=低速。

bitlTRMT：發(fā)送移位寄存器（TSR）“空”標(biāo)志位。1=TSR空；0=TSR滿。

bitOTX9D：發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位。

?接收狀態(tài)和控制寄存器（表8.3）

表8.3接收狀態(tài)和控制寄存器

RW-0R/W-0R/W-0R/W-0R/W-0R-0R-0R-x

CPENIX)SRENCRENAIDENFERROERRRXJD

bit7bit0

bit7SPEN：串行口使能位。1=允許串行口工作（把RC7和RC6設(shè)置成串行口弓I腳;

0=禁止止串行工作；

bit6RX9：接收數(shù)據(jù)長度選擇位。1=選擇接收9位數(shù)據(jù)；0=選擇接收8位數(shù)據(jù)。

bit5SREN：單字節(jié)接收允許位。異步方式此位未用。

Bit4CREN：連續(xù)接收選擇位。1=允許連續(xù)接收；0=禁止連續(xù)接收。

bit3ADDEN：地址匹配檢測使能位。1=允許地址匹配檢測，允許中斷并且當(dāng)RSR

的D8被置1時讀接收緩沖器數(shù)據(jù)；0=禁止地址匹配檢測，接收所有字節(jié)，第9位被看作

奇偶效驗位。

bit2FERR：幀格式錯標(biāo)志位。1=幀格式錯（讀RCREG寄存器可對該位刷新并且

準(zhǔn)備接收下一個有效位）；0=無幀格式錯。

bitlOERR：越位溢出錯標(biāo)志位。1=有溢出錯，清CREN位可將此位清零；0=無溢出

bitORX9D：接收數(shù)據(jù)的第9位，可作奇偶效驗位。

?外圍接口中斷使能寄存器（表8.4）

表8.4外圍接口中斷使能寄存器

R/W-0RZW-0R/W-0RZW-0RW-0RW-0RW-0RZW-0

PSPIEADIEROE1X1ESSPIECCP1正!小3正jTVR1IE

bit7bit0

bit5RCIE：串行異步通訊接口接收中斷使能位。1=允許USART接收中斷;

0=禁止US2ART接收中斷。

bit4TXIE：串行異步通訊接口發(fā)送中斷使能位。1=允許USART發(fā)送中斷;

0;禁止USART發(fā)送中斷。

其余位在異步通訊中未用。

?外圍接口中斷標(biāo)志寄存器（表8.5）

表8.5外圍接口中斷標(biāo)志寄存器

R/W-0R/W-0R-0R-0R/W-()RW-0RW-1R/W-()

PSPIFADIFRCIFTXIFSSPIFCCP1IF1NR2IF1MR1IF

bit7bit0

bit5RCIF：異步串行通訊（USART）接口接收中斷標(biāo)志位；1=USART接收緩沖區(qū)

滿;0=USART接收緩沖區(qū)空。

bit4TXIF：異步串行通訊（USART）接口發(fā)送中斷標(biāo)志位；1=USART發(fā)送緩沖區(qū)

空;0=USART發(fā)送緩沖區(qū)滿。

其余位在異步通訊中未用。

?其他寄存器波特率

發(fā)生器存器SPBRG的設(shè)置可以參考USR2TA波特率發(fā)生器BRG的設(shè)置內(nèi)容，在設(shè)

置該寄存器就是根據(jù)單片機(jī)工作時鐘頻率確定傳輸數(shù)據(jù)的波特率，只要將其初值寫入

SPBRG寄存器即可。

發(fā)展數(shù)據(jù)寄存加TXREG是將單片機(jī)需要發(fā)送的數(shù)據(jù)存放的寄存器，在單片機(jī)未發(fā)

送之前就必須要將備發(fā)送的數(shù)據(jù)裝入該寄存器。接收數(shù)據(jù)寄存器RCREG是將單片機(jī)接收

到外界數(shù)據(jù)后存放數(shù)據(jù)的寄存器，在單片機(jī)確定接收的數(shù)據(jù)無誤后，將其數(shù)據(jù)存放到該

寄存器中。

4.PICI6F877單片機(jī)與PC機(jī)實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換

PC機(jī)的串行接口是符合EIARS-232c規(guī)范的外部總線標(biāo)準(zhǔn)接口。RS-232C

采用的是負(fù)邏輯，即邏輯"1"：-5?-15V;邏輯”0"：+5?+15Vo而CMOS電平為

邏輯“1”：4.99V,邏輯“0”：0.01V;TTL電平的邏輯“1”和“0”則分別為2.4V和0.4

因此在用RS-232c總線進(jìn)行串行通信時需外接電路實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。在發(fā)送端用驅(qū)動器將

7TL或CMOS電平轉(zhuǎn)換為RS-232c電平，在接收端用接收器將RS-232c電平再轉(zhuǎn)換為

TTL或CMOS電平。這里選用了MAXIM公司的MAX232來作電平轉(zhuǎn)換。MAX232屬于

MAXIM公司的通用串行接收/發(fā)送驅(qū)動器芯片。其外圍電路簡單，只需外接4個O.1|JF的

電容即可，其系統(tǒng)硬件電路如圖8.9所示。圖中MAX232將PIC16F877的TX輸出的TTL

電平信號轉(zhuǎn)換為RS-232c電平，輸入到PC機(jī)，并將PC機(jī)輸出的RS-232C電平轉(zhuǎn)換為

TTL電平，輸出到PIC16F877單片機(jī)的RX引腳。

5.PC機(jī)支持與PIC16F877

進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的PC機(jī)可與PIC16F877可以編程實現(xiàn)，其實現(xiàn)功能如下：PC機(jī)和單

片機(jī)均可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，由PC機(jī)決定是發(fā)送還是接收;程序設(shè)定當(dāng)PC機(jī)鍵盤輸入發(fā)

送指令時，PC機(jī)分別顯示PC機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)和單片機(jī)會送的數(shù)據(jù)；當(dāng)PC機(jī)鍵盤輸入接收

指令時，PC機(jī)將接收單片機(jī)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，并將其數(shù)據(jù)顯示。在編程中，必須要注意

設(shè)置PC機(jī)與PIC16F877單片機(jī)在進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時的數(shù)據(jù)傳輸格式相同。通常采用的通

訊協(xié)議如下：波特率為9600bps,8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無奇偶效驗位。PC機(jī)發(fā)

送命令給單片機(jī)，鍵盤輸入發(fā)送命令時，控制單片機(jī)接收數(shù)據(jù)，當(dāng)PC機(jī)鍵盤輸入接收命

令時，控制單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)給PC機(jī)。PC機(jī)與PIC16F877單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的程序編

制流程如圖8.10所示。

DE9S-FRS

圖8.9PIC16F877與PC接口原理圖

源程序如下：

1）初始化設(shè)置部分

COUNTEQU0X20

TEMPEQU0X21

JOEQU0X22

ORGO

NOP

STARTGOTOMAIN

ORG0X05

MAIN

BANKSELTRISC

MOVLWB'IOOOOOOO)

MOVWFTRISC

MOVLW0X30/^RAM單元初始化

MOVWFFSRBCFSTATUS,RPO

MOVLWOX22

MOVWFCOUNT

BCFPIR1,RCIF

BSFPIR1,TXIF

INTRAMMOVFCOUNT,0

MOVWFINDF

INCFCOUNT,1

INCFFSR,1

BTFSSFSR,7

GOTOINTRAM圖8.10數(shù)據(jù)交換程序流程框圖

BANKSELTXSTA

MOVLWOX19

MOVWFSPBRG；波特率設(shè)置為9600bps

MOVLW0X04

MOVWFTXSTA；異步高速方式

BCFSTATUS,RPO

MOVLW0X80

MOVWFRCSTA；串行口使能

MOVLW0X30

MOVWFFSR

BSFRCSTA,CREN；接收允許

BSFSTATUS,RPO

BSFTXSTA,TXEN；發(fā)送允許

BCFSTATUS,RPO

2）接收并返回數(shù)據(jù)部分

WAITBTFSSPIR1,RCIF

GOTOWAIT；接收PC機(jī)命令

MOVFRCREG,0

MOVWFTEMP

MOVWFINDF

INCFFSR

DECFSZTEMP；接收到的數(shù)據(jù)為1,則接收

GOTOTXW；否則發(fā)送數(shù)據(jù)

MOVLW0X06

MOVWFTEMP

WAIT1BTFSSPIR1,RCIF

GOTOWAIT1；接收一個數(shù)據(jù)

MOVFRCREG,0

MOVWFCOUNT

MOVWFTXREG

LOOPTXBTFSSPIR1,TXIF；將接收到的數(shù)據(jù)送回PC機(jī)

GOTOLOOPTX

MOVFCOUNT,0

MOVWFINDF

INCFFSR

DECFSZTEMP

GOTOWAIT1

GOTOOVER；處理完畢

TXWMOVLW0X09；向PC機(jī)發(fā)送9個數(shù)據(jù)

MOVWFTEMP

MOVLWD,00,

MOVWFJO

3）發(fā)送數(shù)據(jù)部分

TXWOMOVFJO,0

MOVWFTXREG

INCFJO；單片機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)為。?8和一位存儲數(shù)據(jù)

TXW1BTFSSPIR1,TXIF

GOTOTXW1

DECFSZTEMP

GOTOTXWO

OVERBCFRCSTA,CREN；通信任務(wù)完成，關(guān)接收和發(fā)送允許

要實現(xiàn)PIC單片機(jī)與PC機(jī)間的數(shù)據(jù)通訊，不僅是要連接硬件電路和對單片機(jī)進(jìn)行

編程，同時還需要在PC上編寫數(shù)據(jù)收發(fā)的程序。通常，對于單片機(jī)與PC機(jī)間的數(shù)據(jù)通

訊交換調(diào)試時，可以串口通訊調(diào)試工具，同時也可以自編調(diào)試程序。程序編寫好后，

再與上述PIC16F877一起進(jìn)行操作，即可實現(xiàn)簡易通訊數(shù)據(jù)交換。

這里特別需要注意的是：當(dāng)PC機(jī)與單片機(jī)系統(tǒng)通信時，單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲

區(qū)（RAM）內(nèi)的數(shù)據(jù)是十六進(jìn)制，在信號線上傳輸?shù)氖鞘M(jìn)制數(shù)的ASCH

碼的二進(jìn)制形式;而Windows系統(tǒng)下使用的是ANSI碼，ANSI碼僅在前126個

與ASCII碼相同，即在Windows下接收到的是十六進(jìn)制數(shù)的ASCH碼的字符串,

可先轉(zhuǎn)換為ANSI碼后再在Windows下還原為十六進(jìn)制數(shù)。

.3USB接口設(shè)計

USB的全稱是通用串行總線(UniversalSerialBus),最多可連接

127臺外設(shè)，USB其最大的特點是支持熱插拔和即插即用。當(dāng)設(shè)備插入時，

主機(jī)枚舉此設(shè)備并加載所需的驅(qū)動程序，因此使用遠(yuǎn)比PCI和ISA總線方便。

USB速度比平行并聯(lián)總線(ParellelBus,例如EPP、LPT)與串聯(lián)總線

(SerialPort,例如RS-232)等傳統(tǒng)電腦用標(biāo)準(zhǔn)總線快上許多。原標(biāo)準(zhǔn)中

USB1.1的最大傳輸帶寬為12Mbps,USB2.0的最大傳輸帶寬為

480MbpsUSB的設(shè)計為非對稱式的，它由一個主機(jī)(host)控制器和若干

通過hub設(shè)備以樹形連接的設(shè)備組成。一個控制器下最多可以有5級hub,包

括Hub在內(nèi)，最多可以連接127個設(shè)備，而一臺計算機(jī)可以同時有多個控制

器。和SPI-SCSI等標(biāo)準(zhǔn)不同，USBhub不需要終結(jié)器

USB可以連接的外設(shè)有鼠標(biāo)、鍵盤、gamepad、游戲桿、掃描儀、數(shù)

碼相機(jī)、打印機(jī)、硬盤和網(wǎng)絡(luò)部件。對數(shù)碼相機(jī)這樣的多媒體外設(shè)USB已經(jīng)

是缺省接口；由于大大簡化了與計算機(jī)的連接，USB也逐步取代并口成為打

印機(jī)的主流連接方式。2004年已經(jīng)有超過1億臺USB設(shè)備；到2005年顯示

器和高清晰度數(shù)字視頻外設(shè)是僅有的USB未能染指的外設(shè)類別，，因為他們

需要更高的傳輸速率。

由于USB支持熱插拔，即插即用的優(yōu)點，所以USB接口已經(jīng)成為計算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口。

USB目前有兩個版本，USB1.1的最高數(shù)據(jù)傳輸率為12Mbps,USB2.0則提高到

480Mbps。二者的物理接口完全一致，數(shù)據(jù)傳輸率上的差別完全由PC的USBhost

控制器以及USB設(shè)備決定。USB還可以通過連接線為設(shè)備提供最高5V,500mA的電力。

現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)中將UBS統(tǒng)一為USB2.0,分為：

(1)High-speed,傳輸速率25Mbps?400Mbps(最大480Mbps)

(2)Full-speed，傳輸速率500Ktips?10Mbps(最大12Mbps)

(3)Low-speed,傳輸速率10Kbps?100Kbps(最大1.5Mbps)

USB的優(yōu)點：

?USB具有真正的“即插即用”特性，用戶可以很容易地對外設(shè)進(jìn)行安裝和拆卸，

主機(jī)可按外設(shè)的增刪情況自動配置系統(tǒng)資源，同時用戶可以在不關(guān)機(jī)的情況下

進(jìn)行外設(shè)的更換，外設(shè)裝置的驅(qū)動程序的安裝刪除將實現(xiàn)自動化。

?USB具有很強(qiáng)的連接能力。

?低成本。

?空間的節(jié)省。

?USB與ETDM特性可以支持諸如ISDN等高速數(shù)字電話信息通路接口。

?連接電纜輕巧，電源體積縮小。

?USB一種開放性的不具專利版權(quán)的理想工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

8.3.1USB接口規(guī)范

目前USB支持3種數(shù)據(jù)信號速率，USB設(shè)備應(yīng)該在其外殼或者有時是自身上正確

標(biāo)明其使用的速率。USB-IF進(jìn)行設(shè)備認(rèn)證并為通過兼容測試并支付許可費用的設(shè)備

提供基本速率(低速和全速)和高速的特殊商標(biāo)許可。

1.5Mbit/s(183KByte/s)的低速速率，主要用于人機(jī)接口設(shè)備(Human

InterfaceDevices,HID)而如鍵盤、鼠標(biāo)、游戲桿。

12Mbit/s(1.4MByte/s)的全速速率，在USB2.0之前是曾經(jīng)是最高速率，

后起的更高速率的高速接口應(yīng)該兼容全速速率。多個全速設(shè)備間可以按照先到先得法

則劃分帶寬；使用多個等時設(shè)備時會超過帶寬上限也并不罕見。所有的USBHub支持

全速速率。

480Mbit/s(57MByte/s)的高速速率，并非所有的USB2.0設(shè)備都是高速的。

高速設(shè)備插入全速hub時應(yīng)該與全速兼容。而高速hub具有所謂TransactionTranslator

(事務(wù)翻譯器)功能，能夠隔離全速、低速設(shè)備與高速之間數(shù)據(jù)流，但是不會影響供電

和串聯(lián)深度。

1.機(jī)械和電氣標(biāo)準(zhǔn)

圖8.11標(biāo)準(zhǔn)USB接口

標(biāo)準(zhǔn)USB接口如圖8.11所示，其電氣特性見表8.6。

USB信號使用分別標(biāo)記為D+和D-的雙絞線傳輸，各自使用半雙工差分信號并協(xié)

同工作，以抵消長導(dǎo)線的電磁干擾。

USB的電纜有四根線，兩根傳送的是5V的電源，有一些直接和電源HUB相連的

設(shè)備可以直接利用它來供電。另外的兩根是數(shù)據(jù)線，數(shù)據(jù)線是單工的，在整個的一個

系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)速率是一定的，要么是高速，要么是低速，沒有一個可以中間變速的設(shè)

備來實現(xiàn)數(shù)據(jù)碼流的變速.在這一點上，USB和1394有明顯的差別。

USB的總線可以在不使用的時候被掛起，這樣一來就可以節(jié)約能源。

在有些時候的總線還有可能擋機(jī)(stall),比如說象數(shù)據(jù)傳送的時候突然被打斷,

這個時候通過host的重新配置可以實現(xiàn)總線的重新工作。

2.編碼方式

USB標(biāo)準(zhǔn)采用NRZI方式（翻轉(zhuǎn)不歸零制）對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。翻轉(zhuǎn)不歸零制（non-

returntozero,inverted）,電平保持時傳送邏輯1,電平翻轉(zhuǎn)時傳送邏輯0。

3.軟件架構(gòu)

一個USB主機(jī)通過hub鏈可以連接多個設(shè)備。由于理論上一個物理設(shè)備可以承擔(dān)多

種功能，例如路由器同時也可以是一個SD卡讀卡器，USB的術(shù)語中設(shè)備（device）指

的是功能（functions）。集線器（hub）由于作用特殊，按照正式的觀點并不認(rèn)為是

functiono直接連接到主機(jī)的hub是根（root）hub。

4.端點

"設(shè)京/功能（和集線器）與管道（pipe）（即邏輯通道）聯(lián)系在一起，管道把主機(jī)控

制器和被稱為端點的邏輯實體連接起來。管道和比特流（例如UNIX的pipeline）有著

相同的含義，而在USB詞匯中術(shù)語端點經(jīng)常和管道混用，甚至在正式文檔中。

端點（和各自的管道）在每個方向上按照0-15編號，因此一個設(shè)備/功能最多有32

個活動管道，16個進(jìn)，16個出。兩個方向的端點0總是留給總線管理，占用了32個端

點中的2個。在管道中，數(shù)據(jù)使用不同長度的包傳遞，端點可以傳遞的包長度上限一般

是長度的2人n字節(jié)，所以USB包經(jīng)常包含的數(shù)據(jù)量依次有8、16、32、64、128、

256、512或者1024字節(jié)。

一個端點只能單向（進(jìn)/出）傳輸數(shù)據(jù)，自然管道也是單向的。每個USB設(shè)備至少有

兩個端點/管道：它們分別是進(jìn)出方向的，編號為0,用于控制總線上的設(shè)備。按照各自

的傳輸類型，管道被分為4類：

?控制傳輸一般用于短的、簡單的對設(shè)備的命令和狀態(tài)反饋，例如用于總線控制的0

號管道。

?等時傳輸——按照有保障的速度(可能但不必然是盡快地)傳輸，可能有數(shù)據(jù)丟失,

例如實時的音頻、視頻。

?中斷傳輸——用于必須保證盡快反應(yīng)的設(shè)備(有限延遲)，例如鼠標(biāo)、鍵盤。

?批量傳輸——使用余下的帶寬大量地(但是沒有對于延遲、連續(xù)性、帶寬和速度的

保證)傳