第6章AT89S51单片机的串行口.ppt

89S51单片机的串行口 本讲主要内容： 补充知识：串行通信基础知识 6-1.串行口的结构 6-2.串行口的四种工作方式 6-3.多机通信 6-4 波特率的制定方法 6-5 串行通信的应用设计 串行通信基础知识 并行通信是指数据的各位同时进行传送（发送或接收）的通信方式。其优点是传递速度快；缺点是数据有多少位，就需要多少根传送线。并行通信在位数多、传送距离又远时就不太适宜。 串行通信指数据是一位一位按顺序传送的通信方式，它的突出优点是只需一对传送线（利用电话线就可作为传送线），这样就大大降低了传送成本，特别适用于远距离通信。其缺点是传送速度较低。 （1）异步通信 异步通信用起始位0表示字符的开始，然后从低位到高位逐位传送数据，最后用停止位1表示字符结束，如后图所示。一个字符又称一帧信息。图中，一帧信息包括1位起始位、8位数据位和1位停止位，图中，数据位增加到9位。在C8051F单片机系统中，第9位数据D8可以用作奇偶校验位，也可以用作地址／数据帧的标识位，D8＝1表示该帧信息传送的是地址，D8＝0表示传送的是数据。两帧信息之间可以无间隔，也可以有间隔，且间隔时间可任意改变，间隔用空闲位“1”来填充。 异步通信 图 异步通信数据格式 奇偶校验 是一种校验代码传输正确性的方法。根据被传输的一组二进制代码的数位中“1”的个数是奇数或偶数来进行校验。采用奇数的称为奇校验，反之，称为偶校验。采用何种校验是事先规定好的。通常专门设置一个奇偶校验位，用它使这组代码中“1”的个数为奇数或偶数。若用奇校验，则当接收端收到这组代码时，校验“1”的个数是否为奇数，从而确定传输代码的正确性。 异步通信的优缺点 通常，异步通信的波特率为50～9600bit/s。 异步通信的优点是不需要传送同步时钟，字符帧长度不受限制，故设备简单。缺点是字符帧中因包含起始位和停止位而降低了有效数据的传输速率。 （2）同步通信 在同步通信中，每一数据块开头时发送一个或两个同步字符，使发送与接收双方取得同步。数据块的各个字符间取消了起始位和停止位，所以通信速度得以提高，如图所示。同步通信时，如果发送的数据块之间有间隔时间，则发送同步字符填充。 同步串口与异步串口 同步串口 ● 具有至少一根时钟线、1-2根数据线的串行通讯方式，利用时钟沿对齐数据，所以此种通讯较为可靠，可以实现很高的通讯速率（1Mbps以上，可达Gbps级别）。SPI、IIC、都属于同步串口。 异步串口 ● 无专门的时钟线，只有1-2根数据线，收发双方依据实现约定好的位速率确定各个数据位的时间位置，可靠性相对较差，速率在1Mbps以下。异步串口最常见的是UART，以及衍生出来的RS232、RS485等。MAXIM公司的1-WIRE总线属于只有一根线的异步串口，如温度传感器DS18B20。 串并转换 设备同步 （2）串行通信协议 通信协议（communications protocol）是指双方实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定。协议定义了数据单元使用的格式，信息单元应该包含的信息与含义，连接方式，信息发送和接收的时序，从而确保网络中数据顺利地传送到确定的地方。 （2）串行通信协议 协议主要由以下三个要素组成： 　　 语法： “如何讲”，数据的格式、编码和信号等级（电平的高低）。 　　 语义： “讲什么”，数据内容、含义以及控制信息。 　　 定时：速率匹配和排序。 （2）串行通信协议 起始位 数据位 奇偶校验位 停止位 波特率设置 握手信号约定 6.1 串行口的结构 串行接口电路的种类和型号很多。能够完成异步通信的硬件电路称为UART，即通用异步接收器/发送器；能够完成同步通信的硬件电路称为USRT；既能够完成异步又能同步通信的硬件电路称为USART。 从本质上说，所有的串行接口电路都是以并行数据形式与CPU连接，以串行数据形式与外部逻辑设备连接。它们的基本功能是从外部逻辑设备接收串行数据，转换成并行数据后传送给CPU，或从CPU接收并行数据，转换成串行数据后输出到外部逻辑设备。 89S51具有一个全双工串行通信接口。 作用： ●作为UART使用。 ●作为同步移位寄存器用。 功能： ●扩展IO口。 ●通过计算机串口实现与PC机的单机或多机通讯。 ●实现单片机系统之间的点对点单机通讯。 89S51串行口内部结构图 有两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF，它们占用同一地址99H ；接收器是双缓冲结构 ；发送缓冲器，因为发送时CPU是主动的，不会产生重叠错误。 引脚RXD（P3.0）串行数据接收端。 引脚TXD（P3.1）串行数据发送端。 89S5