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第9章：串口通信 本章基本要求： ⑴ 基本概念 ⑵ 51的串行接口* ⑶ 串行接口的应用* 9.1 串行通信基础 所谓“通信”是指计算机与其他设备之间进行的信息交换。 通信的方式分为并行通信和串行通信两种。 并行通信是构成一组数据的各位同时进行传送，例如8位数据或16位数据并行传送。 其特点是传输速度快,但当距离较远、位数又多时导致了通信线路复杂且成本高。 串行通信是数据一位接一位地顺序传送。其特点是通信线路简单,只要一对传输线就可以实现通信(如电话线)，可大大地降低成本,适用于远距离通信。缺点是传送速度慢。 9.1 串行通信基础 下图为以上两种通信方式的示意图。由图可知,假设并行传送N位数据所需时间为T,那么串行传送的时间至少为NT,实际上总是大于NT的。 9.1 串行通信基础 9.1.1 串行通信的分类 1、异步通信 异步传送的特点是数据在线路上的传送不连续。在传送时,数据是以一个字符为单位进行传送的。它用一个起始位表示字符的开始,用停止位表示字符的结束。异步传送的字符格式如图所示。 ①字符帧：也叫数据帧，由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位4个部分组成。 9.1 串行通信基础 9.1 串行通信基础 ②波特率：就是数据的传送速率,即每秒钟传送的二进制位数，单位：位/秒。 说明：要求发送端与接收端的波特率必须一致。波特率越高，传送速度越快。 例：设字符传送的速率为120字符/秒,而每1个字符为10位,那么传送的波特率为：10位/字符×120字符/秒=1200位/秒=1200波特。每1位二进制位的传送时间Td就是波特率的倒数， 例中：Td=1/1200=0.833ms 9.1 串行通信基础 2、同步通信 在异步传送中,每一个字符都要用起始位和停止位作为字符开始和结束的标志,占用了一定的时间。为了提高传送速度,有时就去掉这些标志,而采用同步传送,即1次传送1组数据。在这1组数据的开始处要用同步字符SYN来加以指示,如图示： 9.1 串行通信基础 全双工制式是指通信双方均设有发送器和接收器，并且信道划分为发送信道和接收信道，因此全双工制式可实现甲乙双方同时发送和接收数据，发送时能接收，接收时也能发送。 9.1 串行通信基础 9.1.3 调制解调器 计算机通信是一种数字信号的通信,如图所示。它要求传送线的频带很宽,而在长距离通讯时,通常是利用电话线来传送的,该线不可能有这样宽的频带。如果用数字信号经过传送线直接通讯,信号就会畸变。 9.1 串行通信基础 因此要在发送端用调制器(Modulator)把数字信号转换为模拟信号,在接收端用解调器(Demodulator)检测此模拟信号,再把它转换成数字信号,如图所示。 9.2 MCS-51单片机串行接口 51单片机内部有一个功能很强的全双工串行口,可同时发送和接收数据。它有四种工作方式，可供不同场合使用。波特率由软件设置,通过片内的定时/计数器产生。接收、发送均可工作在查询方式或中断方式,使用十分灵活。 51的串行口除了用于数据通信外,还可以非常方便地构成1个或多个并行输入/输出口或作串并转换,用来驱动键盘与显示器。 9.2 MCS-51单片机串行接口 1、发送和接收电路 ①SBUF是两个在物理上独立的接收、发送缓冲器,可同时发送、接收数据。两个缓冲器只用一个字节地址99H,可通过指令对SBUF的读写来区别是对接收缓冲器的操作还是对发送缓冲器的操作。 MOV SBUF,A ;CPU写SBUF,就是修改发送缓冲器; MOV A,SBUF ;CPU读SBUF,就是读接收缓冲器。 串行口对外也有两条独立的收发信号线RXD(P3.0)和TXD(P3.1),因此可以同时发送、接收数据,实现全双工传送。 9.2 MCS-51单片机串行接口 ②发送和接收过程都是在发送和接收时钟控制下进行的，必须与设定的波特率保持一致。 一般，51单片机的串口时钟是由内部定时器的溢出率经16分频后提供。 2、串行口控制寄存器SCON、PCON SCON用来控制串行口的工作方式和状态（可位寻址）。在复位时所有位被清0,字地址为98H。 PCON主要是为CHMOS型单片机的电源控制而设置的专用寄存器,单元地址为87H,不能位寻址。 SCON、PCON的格式和内容如下图。 9.2 MCS-51单片机串行接口 9.2.2 串行口的工作方式 51的串行口有四种工作方式,它是由SCON中的SM0、SM1来定义的,如下表和下屏表格所示。 9.2 MCS-51单片机串行接口 1、方式0 为同步移位寄存器方式,其波特率是固定的,为fosc(振荡频率)的1/12。 ①方式0发