单片机原理第7章精要.ppt

1 第 7 章 单片机串行口及其应用 本章介绍 串行通讯原理、 MCS－51串行口的结构、 串行口工作原理、 串行口工作方式， 重点 各有关特殊功能寄存器的设置、 波特率计算、 发送、接收中断服务程序编写。 7.1 串行通讯基本概念 并行通讯 并行通信通常是将数据字节的各位用多条数据线同时进行传送， 并行通讯传输速度快，且控制简单； 但传输线较多，线间存在电耦合，长距离传送时成本高且容易出错。 串行通讯所需电缆线少，且可以利用电话网等现成的设备，长距离传送时成本低。 但传输速度较并行通信低； 收发控制比并行通讯复杂 串行通讯的基本概念 半双工方式 双工方式 二、同步与异步传输 同步通信 该方式将要传输的数据按约定分成数据块，数据块之间用同步字符隔离。传输数据的二进制位之间没有间隔，因此传输时数据位是同步的，而且字符间也是同步的。 同步通信传输数据的位之间的距离均为“位间隔”的整数倍，同时传送的字符间不留间隙，即保持位同步关系，也保持字符同步关系。 同步通信时要建立发送方时钟对接收方时钟的直接控制，使双方达到完全同步。 发送方对接收方的同步可以通过“外同步 ”和“自同步”两种方法实现。 异步通信 异步通信用起始位“0”表示一次串行通信的开始，然后从低到高逐位传送数据，最后用停止位“1”表示一次串行通信结束 一次通信一般传送一个字符 为传送一个字符需要起始位和停止位的配合，将起始位、字符（数据）和停止位组成的数据流称为一帧信息 异步通信原理 在不同的异步通信协议中，起始位、数据位和停止位的长度不同 由于帧中加入起始位和停止位，将增大数据传输量 MCS51单片机的一帧信息包括一位起始位，8位或9位数据位和1位停止位 异步通信特点 异步通信以字符（构成的帧）为单位进行传输，字符与字符之间的间隙（时间间隔）是任意的 每个字符中的各位是以固定的时间传送的，即字符之间是异步的（字符之间不一定有“位间隔”的整数倍的关系） 但同一字符内的各位是同步的（各位之间的距离均为“位间隔”的整数倍）。 三.比特率和波特率 比特率用来表示串行通讯的传输速率。含义是每秒钟传输二进制代码的位数，单位是：位/秒(bps)。 如每秒钟传送360帧，而每帧包含10位(1个起始位、8个数据位和1个停止位)，则比特率为： 10位×360帧/秒 = 3600 bps 波特率是指调制信号每秒钟变化的次数，单位是波特(Baud)。 在基带传输中，数字信号“1”和“0”直接用高低两种电压表示的，这种情况下比特率和波特率是相同的。 所以，波特率也经常用来表示串行通讯的传输速率。 四.信号的调制与解调 当异步通讯的距离在30米以内时，计算机之间可直接通讯； 当传输距离更远时，为了减小信号畸变，保证通讯的正确率，发送时需先用调制器(Modulator)把数字信号转换成模拟信号(调制)，放大后发送，而接收端再由解调器(Demodulator)把收到的模拟信号转换成数字信号(解调)再送入计算机或接收设备； 由于通信是双向的，调制器和解调器一般合并在一个装置中，称为调制解调器(MODEM)。 调制与解调通讯模型 7.2 MCS－51串行口基本原理 单片机有一个全双工串行接口，通过P3口的两个引脚与外部设备进行串行通讯： P3.1为串行数据发送端TXD P3.0为串行数据接收端RXD 与串行口操作有关的特殊功能寄存器有SCON、PCON和SBUF； 内部还有发送控制器、接收控制器、输入移位寄存器等不可访问寄存器共同实现串行数据的输入输出。 MCS－51单片机串行口组成原理 不论是同步还是异步传输，收发双方的波特率应该一致，MCS－51单片机的波特率发生器由T1构成，对于52子系列，也可用T2构成波特率发生器。 7.2.1与串口操作有关的特殊功能寄存器 1.串口控制寄存器SCON 串口控制寄存器SCON的字节地址98H，可位寻址，系统复位时，SCON清零。各位名称及位地址如下： 串行口工作方式 REN，允许串行接收位。如果软件对REN置“1”，则启动串行口接收数据；若清零REN位，则禁止接收。 TB8，在方式2或方式3中，是发送数据的第九位，可以用软件规定其作用。 RB8，在方式2或方式3中，是接收到数据的第九位。其作用视发送方TB8的作用而定。 TI，发送中断标志位 RI，接收中断标志位 SM2为多机通信控制位，主要用于方式2和3 2.电源控制寄存器 PCON PCON字节地址位87H，不能位寻址，只有最高位SMOD位与串口工作有关： SMOD＝1时，波特率加倍； SMOD＝0时，波特率不加倍。 SMOD称为波特率倍增位，复位时SMOD=0 3.数据缓冲器SBUF 单片机内部，有两个物理上独立的缓冲器，分别负责接收和发送数据，它