任务六串行通信接口.ppt

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1、任务六 串行通信接口 任务分析：单片机与 PC机之间的 串口 通信 硬件 单片机串行通信接口的 结构 串口的工作方式 软件 串口应用程序 的编写 编译、下载、调试 编译软件： KEIL 下载软件： STC-ISP 概述 通信 ：单片机与外界进行信息交换 通信方式： 并行通信：数据的 各位同时 发送或接收 ； 速度快，传输线多，价格贵，近距离 串行通信 : 数据 一位一位 顺序发送或接收 速度慢，传输线少，较经济，远距离 概述 串行通信 同步 通信： 按 数据块 传输，对硬件要求高 异步 通信： 按 字符 传输，硬件结构 简单 同 步 字 符 1 同 步 字 符 2 起 始 数 据 块 （ 若

2、干 字 节 ） 校 验 符 1 校 验 符 2 结 束 帧 异步串行通信的字符格式 起 始 位 数据位 0（ n1） 位 奇 偶 位 停 止 位 起 始 位 位时间 概述 奇偶效验位 用于对字符的传送作正确性检查 ， 奇偶效验位是可选择的 ， 有 3种可能： 奇效验 、 偶效验和无效验 ， 由用户选定 。 起始位 开始一个字符的传送的标志位。起始位使 数据线处于 “ 0” 状态。 数据位 起始位之后传送的数据信号位。在数据位中， 低位在前 （左） 高位在后 （右）。字符编码方 式的不同，数据位可以是 5、 6、 7或 8位。 停止位 用以标志一个字符的 结束 ，它对应于 “ 1” 状 态。 停

3、止位在一帧的最后，它可能是 1、 1.5或 2 位，在实际中根据需要确定。 概述 位时间 一个格式位的时间宽度。 帧 （ frame） 从起始位开始到停止位结束的全部内容 。 帧是一个字符的完整通信格式 ， 因此也就把串行通信的字 符格式称之为帧格式 。 半双工制式 ：发送、接收 不能同时进行。 串行通信的 制式 全双工制式 ：发送、接收 同时进行。 甲机 乙机甲机 乙机 概述 信号的调制和解调 通信距离 15m，信号发生畸变，采用 调制解调器 寄存器 串行接口 TTL 电平 寄存器 串行接口 TTL 电平 计算机 A 计算机 B RS-232 电平标准 近程串行通信 概述 数字信号 计算机

4、MODEM 计算机 电话线 MODEM 远程串行通信 模拟信号 数字信号 概述 串行通信的 数据传输速率 波特率 ：异步通信中， 每秒钟 传送的二进制数的 位数 。 bps（位 /秒） 通信协议 ： 通信方式、波特率、命令码的约定 MCS-51单片机串行口 可编程 的 全双工 串行通信接口 可用作 UART（通用异步接收和发送器） 也可用作 同步移位寄存器 数据 缓冲寄存 器 SBUF 输入 移位寄存 器 串行控制寄存 器 SCON T1作为 波特率 发生器 CPU 波 特 率 发 生 器 SBUF 门 TXD RXD 串行口中断 接收控制器 发送控制器 移位寄存器 TI RI SBUF T1

5、 MCS-51单片机串行口 接收方式： 串行数据通过引脚 RXD（ P3.0）进入。 接收寄存器之间还有 移位寄存器 ，从而构成了 双缓冲 结 构，避免出现 帧重叠错误 ，即在下一帧数据来时，前一 帧数据还没有读走。 发送方式： 串行数据通过 TXD（ P3.1）送出。 发送数据时，由 于 CPU是主动的 ，不会发生 帧重叠 错 误 ，发送电路不需双缓冲结构，可以提高 数据发送速度 。 MCS-51单片机串行口 串行通信控制寄存器 串行控制 寄存器 SCON （ 98H） SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI SM0,SM1： 工作方式 定义位 ( 定义 4种方式 ):

6、SM0 SM1 工作方式 功能描述 波特率 0 0 0 8位同步移位寄存器 fosc/12 0 1 1 10位 UART 可变 1 0 2 11位 UART fosc/64和 fosc/32 1 1 3 11位 UART 可变 MCS-51单片机串行口 SM2: 多机 通信控制位。 REN: 允许串行接收位。由软件置 1或清 0。 =1 允许接收 ； =0 禁止接收 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI TB8: 发送数据的第 9位（ D8）。由软件置位或复位。 =1 地址帧 ； =0 数据帧 RB8: 接收数据的第 9位（ D8）。功能同 TB8。 TI: 发送中断标志

7、位。 硬件置位，软件复位 。 TI=1时，可申请 中断 或软件 查询 。 RI: 接收中断标志位。 硬件置位，软件复位 。 RI=1时，可申请中断或软件查询。 MCS-51单片机串行口 电源控制 寄存器 PCON 位序 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位符 SMOD / / / GF1 GF0 PD ID SMOD：是 串行口波特率的 倍增位 。 当 SMOD=1时，串行口波特率 加倍 。 系统复位时， SMOD=0。 中断允许寄存器 IE ES=0 禁止 串行中断 ES=1 允许 串行中断 串口工作方式 0 串行数据由 RXD（ P3.0） 输入 /出， 低位在前 高位在后

8、; 同步移位脉冲 由 TXD（ P3.1)输出 方式 0： 同步 移位寄存器 8位 数据为 1帧，每个 机器周期 收（发） 1位，波特率固 定为 fosc/12。 用于 扩展 I/O口 串口工作方式 1 方式 1： 10位 UART，波特率 可调 。 接收 ： 使 REN=1允许从 RXD接收数据。 当接收完 1帧数据后， RI=1，申请中断，通知 CPU从 SBUF取走数据。 发送 ： 数据从 TXD输出，数据写入 SBUF，启动发送。 当发送完 1帧数据后， TI=1，申请中断，通知 CPU发 送下一帧数据。 串口工作方式 1 溢出率波特率 1322 S M O D T T1作波特率发生器

9、时， 用定时方式 2（ 自动加载功能 ） 可以避免通过程序反复 装入初值 所引起的 定时误差 ， 使波特率更加稳定。 假定计数初值为 X， 则 T1溢出周期 为： 12 fosc *（ 256-X） 串口工作方式 1 )2 5 6(1232 2 S M O D X f o s c 波特率 溢出率为溢出周期的倒数 。 波特率计算公式为： 先确定 波特率 ， 再计算 T1的计数初值 ， 然后进行 T1的 初 始化 。 计数初值的计算公式为： X= 2SMOD fosc 32 12 波特率 256 - 上网找 串口波特率 与 定时器初值 的计算 软件 串口工作方式 1 方式 1应用： 只能用于 双机

10、通信 ，不能用于 多机通信 。 例 3、编程实现 单片机 与 PC机 的串口通信。要求单片机采用 方式 1中断 发送和接收， T1方式 2作波特率发生器，波特率 为 9600， fosc=11.0592MHz。 (单片机发送 10个字节数据 1、 2、 、 0AH给计算机，同时接收计算机发送的数据，并在 P0口所连的 LED上显示。 分析： （ 1）根据波特率计算 T1初值 ； （ 2） 初始化 T1： TMOD、 TH1、 TL1、 TR1 （ 3） 初始化串口 :SCON、 PCON、 EA、 ES、 REN 串口工作方式 1 #include sbit LED_CS=P14; unsig

11、ned char data Senddata , Sendcnt; void main() TMOD=0 x20; TL1=0 xfd; TH1=0 xfd; TR1=1; /初始化 T1 SCON=0 x40; PCON=0 x00; /初始化串口 Senddata=1; Sendcnt=10; /发送数据为 1，字节数为 10 EA=1; ES=1; /开串口中断 REN=1; /允许串口接收 SBUF=Senddata; /发送数据给 SBUF LED_CS=0; while(1) ; /等待串口中断 串口工作方式 1 void ser_int( ) interrupt 4 /串口中断服

12、务子程序 if ( RI = 1 ) /是接收中断 P0=SBUF; /读取 SBUF数据送 P0口显示 else if ( TI = 1 ) /是发送中断 TI=0; /清发送中断标志位 Sendcnt-; /发送字节数减 1 if(Sendcnt!=0) /没有发送完 10个字节 Senddata+; /发送数据加 1 SBUF=Senddata; /发送数据送 SBUF 思考题 1、上述程序中 串口中断接收只能进行一次 ？什 么原因引起的？如何改正？ 2、单片机与 PC机串口通信是的硬件如何设计？ MAX232芯片的功能是什么？ 3、 RS-232C 电平标准是什么？ 4、查找串口通信波特率和定时器初值计算软件。 串口工作方式 2、 3 方式 2： 11位 UART，波特率与 SMOD有关。 1个起始位 0 + 8位数据位 + 1个可编程位 D8 + 1个停止位 1。 方式 3： 11位 UART，波特率可调。 除波特率外，同方式 2。 发送前根据通信协议， 软件设置 TB8，再将数据写入 SBUF，启动发送。 当发送完 1帧数据后， TI=1，申请中断，通知 CPU发送下一个数据。 接收时使 REN=1允许接收数据，同时将 RI=0。 再根据 SM2和 RB8的值决定是否将 RI=1，申请中断，接收数据。