8951单片机串口通信.

写入SBUF
S6 P 2
D
SEND
SHIFT
RXD(DAT A OUT )
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
T XD(SHIFT CLOCK) S3P1 S6P1
TI
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方式0发送时序
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方式0接收
清除SCON中的RI位
RI RECEIVE
B
SHIFT
RXD(DAT A IN)
D0
D1
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TB8，在方式2、3中，是发送数据的第9位 数据的奇偶校验位 地址帧/数据帧的标志位
RB8，在方式2、3中，是接收到数据的第9位 奇偶校验位
地址帧/数据帧的标志位。
方式1时，若SM2=0，则RB8是接收到的停止位。
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TI，发送中断标志位。
方式0时，串行发送第8位数据结束时 其它方式，串行发送停止位的开始时 硬件使TI置1，发中断申请。必须在中断服务程序中 用软件将其清0。
收到的9位数据的前8位装入SBUF，Title第9位（停止位）
进入RB8，并置RI=1，向CPU请求S中iBze 断Num。ber
Date: File:
16-Mar-2009
E:\教材参编\第七章图\ch7gzsx.ddb
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Revision
Sheet of Drawn By :
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最后一次移位后，置TI=1，请求中断。
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方式2和方式3接收
RX CLOCK
RXD
起始位
D0
位检测器采样时间
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
RB8 停止位
SHIFT
RI
方式2接收时序
数据从右边移入输入移位寄存器，最后一次移位后， 若RI=0，且SM2=0（或接收到的第9位数据为1）时， 接收到的数据装5 入接收缓冲器SBU6F和RB8（接收数 7 据的第9位），置RI=1，向CPU请求中断。 如果条件不满足，则数据丢失，且不置位RI
T X CLOCK
写入SBUF
SEND DAT A
S1 P 1
SHIFT T XD
起始位
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
T B8 停止位
TI ST OP BIT GEN
先把起始位0输出到方式2T发送X时序D，然后发送移位寄存器的 输出位（D0）。每一移位脉冲都使输出移位寄存器 的各位移动一位，并由TXD引脚输出。
Fosc/64或fosc/32
11位UART
可变，由定时器 控制
其中fosc为晶振频率。
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7.2.1 工作方式0
方式0
同步移位寄存器的输入输出方式。用于扩展并行输入或
输出口。数据由RXD引脚输入或输出，移位脉冲由TXD引
脚输出。8位数据。波特率为fosc/12。
方式0发1送
2
3
例：ISO的高级数据链路控制规程HDLC和IBM的同步数 据链路控制规程SDLC。
传输效率较高，但硬件设备复杂。
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串行通信的传输方向
单工 半双工 全双工
发送
接收
单工
发送 时间1 接收
发送
接收
接收 时间2 发送
接收
发送
半双工
全双工
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信号的调制与解调
调制器把数字信号转换成模拟信号，然后 送到通信线路上去
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7.2.3 工作方式2、3
方式2和方式3
11位数据的异步通信。
1帧共11位
起 空始 闲位
数据位9位
停 止空 位闲
D0
D7
RB8/TB8
LSB
MSB
起始位1位，数据9位，停止位1位 方式2的波特率固定为晶振频率的1/64或1/32 方式3的波特率由定时器T1的溢出率决定
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方式2和方式3发送
例：IBM的二进制同步规程BSC。
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面向位的同步格式 ：
8位
8位
8位
≥0位
01111110
地址场
控制场
信息场
16位 校验场
8位 01111110
用序列01111110作为开始和结束标志。
发送方在其发送的数据流中每出现5个连续的1就插入一个 附加的0；接收方则每检测到5个连续的1且其后有一个0时， 就删除该0。
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波特率的计算
方式0、2的波特率是固定的，而方式1、3的波特 率是可变的，由定时器T1的溢出率来决定。
方式0波特率 = fosc/12 方式2波特率 =（2SMOD/64）·fosc 方式1波特率 =（2SMOD/32）·（T1溢出率） 方式3波特率 =（2SMOD/32）·（T1溢出率）
第7章 串行口UART
《单片机原理与应用系统设计》 电子工业出版社 ， 2009.7
欧伟明 何静 凌云 刘剑 等编著
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本章主要内容
串行口UART 串行口的工作方式 串行口应用举例
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通信：信息交换
计算机 计算机
计算机 外设
应用：多机系统、计算机网络
SM2=1，收到的RB8＝0时，收到的信息丢弃，不激活RI ；若 收到的RB8＝1时，收到的数据进入SBUF，并激活RI，进而在 中断服务中将数据从SBUF读走。
方式0时，SM2必须是0。
方式1时，SM2=1时，只有接收到有效停止位时，RI才激活。
REN，允许串行接收位。
置REN=1，启动串口接收过程 置REN=0，则禁止串口接收
SBUF 发送（99H）
逻辑门电路
发送控制器
TI
串行口中断
≥1
RI
接收控制器
SBUF 接收（99H）
移位寄存器
串 行 口 控 制 寄 存 器 SCON
TXD(P3.1)
RXD(P3.0)
2个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF，占用同一地 址99H ；接收器是双缓冲结构 。
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7.1.2 串行口的控制
RI，接收中断标志位。
方式0时，串行接收第8位数据结束时 其它方式，串行接收停止位的中间时 硬件使RI置1，发中断申请。必须在中断服务程序中 用软件将其清0。
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2、电源功能寄存器PCON （87H）
PCON (87H) SMOD
SMOD， 波特率倍增位。 在方式1、2、3时，波特率与SMOD有关： SMOD=1时，波特率提高一倍。复位时， SMOD=0。
RX CLOCK
RXD
起始位
D0
位检测器采样时间
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
停止位
SHIFT
RI
置REN为1时，接收方器式1接检收时测序 到RXD引脚输入电平发生 负跳变时，则说明起始位有效，将其移入输入移位寄 存器，并开始接收这一帧信息的其余位。
当RI=0，且SM2=0（或接收到的停止位为1）时，将
4 3 14 13 12 11 SIN
74HC165(2)
CK
S/ L
2
1
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MOV R7,#20
; 设置读入字节数
MOV R0,#50H
; 设片内RAM指针
SETB F0
; 设置读入字节奇偶数标志
RCV0: CLR P1.0
; 允许并行置入数据
SETB P1.0
; 允许串行移位
串行口在中断方式工作时，还要进行中断设置 （编程IE、IP寄存器）。
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7.3 串行口应用举例
用串行口扩展I/O口 用串行口进行双机异步通信 用串行口进行多机异步通信
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7.3.1 用串行口扩展I/O口
例1 用并行输入8位移位寄存器74HC165扩展16位并 行输入口。编程实现从16位扩展口读入20个字节数据， 并把它们转存到内部RAM的50H~63H中。
1、串行口控制寄存器SCON （98H）
设定工作方式、接收/发送控制以及设置状态标志 SCON (98H) SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI
SM0、SM1：工作方式设置位
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SM2，多机通信控制位。
主要用于方式2和方式3。对于接收机
SM2=0，收到RB8（0或1）既可使收到的数据进入SBUF，并 激活RI。
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串行通信的基本概念
异步通信与同步通信 异步通信
收、发设备使用各自时钟。
接 收 设10100100 1 备
0 10100100 1
间隙任意 发
送
0 11100110 1 0 1110011设0
备
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以字符（构成的帧）为单位 字符间是异步的 字符内各位是同步的
数据格式 ：
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
P3.0 89S51
数据输入
+5V
65 9 QH 16 VCC 8 GND
移位脉冲
P3.1 P1.0
4 3 14 13 12 11 SIN
74HC165(1)
CK
S/ L
2
1
65 9 QH +5V 16 VCC 8 GND
起 空始 闲位
一个字符帧 数据位
校停 验止 位位
空 下一字符 闲 起始位
LSB
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MSB
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同步通信
发送方时钟与接收方时钟同步。既保持位同 步，也保持字符同步。同步方法：
01101
计 数据
计
算
算
机
机
甲 时钟
乙
时钟
计 数据 0 1 1 0 1
计
算
算
机 数据+时钟
机
甲
乙
外同步
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源自文库
D2
D3
D4
D5
T XD(SHIFT CLOCK)
S5 P 2
方式0接收和发送电路 方式0接收时序
D6
D7
RXD 89S51
A
B
74HC164
TXD
CLK CLR
GND
A
P1.0
RXD 89S51
TXD
P1.0
Q
74HC165
CLK S/L
GND
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7.2.2 工作方式1
方式1 1
解调器把从通信线路上收到的模拟信号转 换成数字信号。
RS-232C
DCE DTE
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电话网
12
RS-232C
DCE DTE
串行通信的错误校验
奇偶校验 代码和校验 循环冗余校验
传输速率与传输距离 传输速率
比特率:每秒钟传输二进制代码的位数 波特率:每秒钟调制信号变化的次数，单位是：波特 （Baud）。
RCV1: MOV SCON,#10H ; 设串行口方式0并启动接收
JNB RI,$
; 等待接收一帧数据
CLR RI
; 清除接收中断标志
MOV A,SBUF
; 取缓冲器数据
INC R0
CPL F0
JB F0,RCV2
; 判断是否接收完偶数帧, 接收完则重新并行置入
DEC R7
SJMP RCV1
; 否则再接收一帧
方式：
并行通信 串行通信
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3
并行通信：数据多位同时传送
8位同时传送 1
0
接
1
发
0
收 设
1
送
1 0
设
备
0
备
询问
应答
控制简单，传输速度快，传输线较多
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4
串行通信：数据字节一位一位在一条传输 线上逐个传送。
接
发
收
D0
D7
送
设 备
8位顺次传送
设 备
传输线少，可利用电话网，但传送控制复杂。
2
3
4
10位数据的异步通信。帧格式如图所示。
D
起 空始 闲位
1帧共10位 数据位8位
停 止空 位闲
D0
D7
LSB
MSB
C
方式1发送
T X CLOCK
写入SBUF
SEND DAT A
S1 P 1
B
SHIFT
T XD
起始位
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
停止位
TI
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方式1发送时序 26
方式1接收
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波特率和比特率不总是相同的，但对于基带传输， 比特率和波特率是相同的。
传输距离与传输速率的关系 传输距离随传输速率的增加而减小。
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14
7.1 串行口UART
串行口的结构 串行口的控制
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15
7.1.1 串行口的结构
内
波
部
特
总
率
线
发
生
器
自同步
8
面向字符的同步格式 ：
SYN SYN SOH 标题 STX
数据块
ETB/ETX 块校验
同步字符SYN（16H） 序始字符SOH （01H），表示标题的开始 标题：源地址、目标地址和路由指示等信息
文始字符STX （02H） 数据块是传送的正文内容，由多个字符组成
组终字符ETB（17H）或文终字符ETX（03H） 校验码
T1 溢出率 = fosc /{12×[256 －（TH1）]}
T1方式2，TR1=1（以启动定时器）
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串行口初始化具体步骤：
确定T1的工作方式（编程TMOD寄存器）； 计算T1的初值，装载TH1、TL1； 启动T1（编程TCON中的TR1位）； 确定串行口控制（编程SCON寄存器）；
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7.2 串行口的工作方式
工作方式0 工作方式1 工作方式2 工作方式3
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串行口工作方式
SM0、SM1 工作方式
00
方式0
01
方式1
10
方式2
11
方式3
功能描述
波特率
8位同步移位寄 Fosc/12 存器
10位UART
可变，由定时器 控制
11位UART
RCV2: DJNZ R7,RCV0 ; 判断是否已读入预定的字节数
…………
; 对读入数据进行处理
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例2 用两片8位串入并出移位寄存器74HC164扩展16 位输出接口。