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43/1第7章MCS-51的串行口7.1串行口的结构7.2串行口的4种方式7.3多机通讯7.4波特率的制定方法7.5串行口的编程和应用43/2•全双工的异步通讯串行口。双工：接收、发送数据同时进行。异步通讯：收、发双方没有同步时钟来控制收、发双方同步传送，而靠各自的时钟来控制数据传送。•4种工作方式,波特率由片内定时器/计数器控制。每发送或接收一帧数据，均可发出中断请求。•除用于串行通讯，还可用来扩展并行I/O口。43/3•7.1串行口的结构•串行口内部结构如下图，两个物理上独立地接收和发送缓冲器，可同时收、发数据。•两个数据缓冲器共用一个特殊功能寄存器字节地址：SBUF（99H）。•控制寄存器共两个：特殊功能寄存器SCON和PCON。43/47.1.1串行口控制寄存器SCON字节地址98H，可位寻址，格式如图所示。（1）SM0、SM1——串行口4种工作方式的选择位串行口的4种工作方式SM0SM1方式功能说明000同步移位寄存器方式（用于扩展I/O口）0118位异步收发，波特率可变（由定时器控制）1029位异步收发，波特率为fosc/64或fosc/321139位异步收发，波特率可变（由定时器控制）43/5（2）SM2——多机通信控制位用于方式2或方式3中。当串行口以方式2或方式3接收时，如果SM2=1，只有当接收到的第9位数据（RB8）为“1”时，才将接收到的前8位数据送入SBUF，并置“1”RI，产生中断请求；当接收到的第9位数据（RB8）为“0”时，则将接收到的前8位数据丢弃。如果SM2=0，则不论第9位数据是“1”还是“0”，都将前8位数据送入SBUF中，并置“1”RI，产生中断请求。在方式1时，如果SM2=1，则只有收到停止位时才会激活RI。在方式0时，SM2必须为0。43/6（3）REN——允许串行接收位由软件置“1”或清“0”。REN=1允许串行口接收数据。REN=0禁止串行口接收数据。（4）TB8——发送的第9位数据方式2和3时，TB8是要发送的第9位数据，标志。=1为地址帧,=0为数据帧可作为奇偶校验位使用，也可作为地址帧或数据帧的（5）RB8——接收到的第9位数据方式2和3时，RB8存放接收到的第9位数据。在方式1，如果SM2=0，RB8是接收到的停止位。在方式0，不使用RB8。43/7（6）TI——发送中断标志位方式0时，串行发送第8位数据结束时由硬件置“1”，其它工作方式，串行口发送停止位的开始时置“1”。TI=1，表示一帧数据发送结束，可供软件查询，也可申请中断。CPU响应中断后,在中断服务程序中向SBUF写入要发送的下一帧数据。TI必须由软件清0。（7）RI——接收中断标志位方式0时，接收完第8位数据时，RI由硬件置1。其它工作方式，串行接收到停止位时，该位置“1”。RI=1，表示一帧数据接收完毕，并申请中断,要求CPU从接收SBUF取走数据。该位的状态也可供软件查询。RI必须由软件清“0”。43/87.1.2特殊功能寄存器PCON字节地址为87H，没有位寻址功能。SMOD：波特率选择位。例如：方式1的波特率的计算公式为：方式1波特率=（2SMOD/32）×定时器T1的溢出率当SMOD=1时，要比SMOD=0时的波特率加倍，也称SMOD位为波特率倍增位。43/97.2串行口的4种工作方式7.2.1方式0同步移位寄存器输入输出方式，常用于外接移位寄存器，以扩展并行I/O口。8位数据为一帧，不设起始位和停止位，先发送或接收最低位。波特率固定为fosc/12。帧格式如下：43/101．方式0发送当CPU执行一条将数据写入发送缓冲器SBUF的指令时，产生一个正脉冲，串行口即把SBUF中的8位数据以fosc/12的固定波特率从RXD引脚串行输出，低位在先,TXD引脚输出同步移位脉冲，发送完8位数据置“1”中断标志位TI。43/112．方式0接收方式0接收时，REN为串行口接收允许接收控制位，REN=0，禁止接收；REN=1，允许接收。当CPU向串行口的SCON寄存器写入控制字（置为方式0，并置“1”REN位，同时RI=0）时，产生一个正脉冲，串行口即开始接收数据。引脚RXD为数据输入端，TXD为移位脉冲信号输出端，接收器也以fosc/12的固定波特率采样RXD引脚的数据信息，当接收到8位数据时置“1”中断标志RI。表示数据接收完毕，可接收下一帧数据的。43/12方式0下：1）SCON中的TB8、RB8位没有用到2）发送或接收完8位数据由硬件置“1”TI或RI中断标志位，CPU响应中断。3）TI或RI标志位须由用户软件清“0”：CLRTI；TI位清“0”CLRRI；RI位清“0”4）方式0时，SM2位（多机通讯控制位）必须为0。43/13RXDTXD0D7D。。。。。。CLK74LS1648051STB0.1PABRXDTXD0D7D......CLK74LS1658051STB0.1PQRXDTXD0D7D.........CLK74LS1648051AB。。。。。。STB0.1P方式0下：接收、发送的移位时钟均由单片机TXD端输出43/14例：利用串行口工作方式0扩展出8位并行I/O口，驱动共阳LED数码管显示0—9。ABCLKhgfedcbaCLR+5VVCCTxDRxD51单片机74LS164共阳LED数码管43/15根据上图编写的通过串行口和74LS164驱动共阳LED数码管(查表)显示0-9数字的子程序：DSPLY:MOVDPTR,#TABLEMOVCA,@A+DPTRMOVSBUF,AJNBTI,$CLRTIRETTABLE:DB0C0H,0F9H,0A4HDB0B0H,99H,92HDB82H,0F8H,80H,90Hhgfedcba累加器A110000000C0H=“0”101100000B0H=“3”共阳极hgfedcbaabcdgefh43/167.2.2方式1SM0、SM1=01。用于数据的串行发送和接收。TXD脚和RXD脚分别用于发送和接收数据。方式1收发一帧的数据为10位，1个起始位（0），8个数据位，1个停止位（1），先发送或接收最低位。帧格式如图所示。波特率由下式确定：方式1波特率=（2SMOD/32）×定时器T1的溢出率SMOD为PCON寄存器的最高位的值（0或1）。43/171．方式1发送方式1输出时，数据位由TXD端输出，一帧信息为10位，1位起始位0，8位数据位（先低位）和1位停止位1。当CPU执行一条数据写发送缓冲器SBUF的指令，就启动发送。图中TX时钟的频率就是发送的波特率。发送开始时，内部发送控制信号变为有效。将起始位向TXD输出，此后，每经过一个TX时钟周期，便产生一个移位脉冲，并由TXD输出一个数据位。8位数据位全部发送完毕后，置“1”中断标志位TI，然后失效。43/181．方式1发送方式1发送数据的时序，如图所示。43/192．方式1接收数据从RXD（P3.0）引脚输入。当检测到起始位的负跳变时，则开始接收。定时控制信号有两种：一种是接收移位时钟（RX时钟），它的频率和传送的波特率相同。另一种是位检测器采样脉冲，它的频率是RX时钟的16倍。也就是在1位数据期间，有16个采样脉冲，以波特率的16倍的速率采样RXD引脚状态，当采样到RXD端从1到0的跳变时就启动检测器，接收的值是3次连续采样（第7、8、9个脉冲时采样）取其中两次相同的值，以确认是否是真正的起始位（负跳变）的开始。43/202．方式1接收43/2143/22当一帧数据接收完毕以后，必须同时满足以下两个条件，这次接收才真正有效。⑴RI=0，即上一帧数据接收完成时，RI=1发出的中断请求已被响应，SBUF中的数据已被取走，说明“接收SBUF”已空。⑵SM2=0或SM2=1且收到的停止位=1（方式1时，停止位已进入RB8），则收到的数据装入SBUF和RB8（RB8装入停止位），且置“1”中断标志RI。若这两个条件不同时满足，收到的数据不能装入SBUF，该帧数据将丢失。43/237.2.3方式29位异步通信接口。每帧数据均为11位，1位起始位0，8位数据位（先低位），1位可程控的第9位数据和1位停止位。帧格式见下图。（TB8）方式2的波特率由下式确定：方式2波特率=（2SMOD/64）×fosc43/241．方式2发送发送前，先根据通讯协议由软件设置TB8（例如，双机通讯时的奇偶校验位或多机通讯时的地址/数据的标志位）。方式2发送数据波形如图所示。43/25例7-1方式2发送在双机通讯中的应用。在双机通讯中，以TB8作为奇偶校验位，处理方法为数据写入SBUF之前，先将数据的奇偶校验位写入TB8，以保证采用偶校验发送。PIPTI：PUSHPSW；现场保护PUSHAccSETBRS1；选择第2组工作寄存器区CLRRS0CLRTI；发送中断标志清“0”MOVA，@R0；取数据MOVC,P；校验位送TB8,采用偶校验MOVTB8,CMOVSBUF,A；启动发送INCR0；数据指针加1POPAcc；恢复现场POPPSWRETI；中断返回43/262．方式2接收SM0、SM1=10，且REN=1。数据由RXD端输入，接收11位信息。当位检测逻辑采样到RXD引脚从1到0的负跳变，并判断起始位有效后，便开始接收一帧信息。在接收器完第9位数据后，需满足以下两个条件，才能将接收到的数据送入SBUF。（1）RI=0，意味着接收缓冲器为空。（2）SM2=0或当SM2=1时，接收到第9位数据位RB8=1。当上述两个条件满足时，接收到的数据送入SBUF（接收缓冲器），第9位数据送入RB8，并置“1”RI。若不满足这两个条件，接收的信息将被丢弃。43/272．方式2接收串行口方式2接收数据的时序波形如图所示。43/28•例7-2方式2接收在双机通讯中的应用。若附加的第9位数据为校验位，偶校验处理，R0为数据指针。PIRI:PUSHPSWPUSHAccSETBRS0；选择1组寄存器区CLRRS1CLRRIMOVA,SBUF；收到数据送AMOVC,P；P=1奇数，P=0偶数JNCL1JNBRB8,ERP；ERP为出错处理程序AJMPL2L1:JBRB8,ERPL2:MOV@R0,AINCR0POPAccPOPPSWERP:………；出错处理程序段RETI43/297.2.4方式3当SM0、SM1=11，串行口工作在方式3。方式3为波特率可变的9位异步通讯方式，除波特率外，方式3和方式2相同。方式3发送和接收数据的时序波形见方式2的图。方式3的波特率由下式确定：方式3波特率=（2SMOD/32）×定时器T1的溢出率43/30多个MCS-51单片机可利用串行口可进行多机通讯。要保证主机与所选择的从机实现可靠地通讯，必须保证串行口具有识别功能。串行口控制寄存器SCON中的SM2位就是满足这一条件而设置的多机通讯控制位。原理是在串行口以方式2（或方式3）接收时，若SM2=1，表示置多机通讯功能位，这时出现两种可能情况：（1）接收到的第9位数据为1时，数据才装入SBUF，并置中断标志RI=1向CPU发出中断请求；（2）接收到的第9位数据为0时，则不产生中断标志，信息将抛弃。若SM2=0，则接收的第9位数据不论是0还是1，都产生RI=1中断标志，接收到的数据装入SBUF中。应用上述特性，便可实现MCS-51的多机通讯7.3多机通讯43/31•主机的RXD与所有从机的TXD端相连，TXD与所有从机的RXD端相连。从机的地址分别为00H、01H和02H。多机通讯工作过程：（1）从机串行口编程为方式2或方式3接收，且置“1”SM2和REN位，使从机只处于多机通讯且接收地址帧的状态。主机：SM2=0，①TB8=1（都能收到）从机：①SM2=143/32•（2）在主机先将从机地址（即准备接收数据的从机）发送给各从机,接着才传送数据或命令，主机发出的地址信息的第9位为1，数据（包括命令）信息的第9位为0。当主机向各从机发送地址时，各从机的串行口接收到的第9位信息RB8为1，且由于SM2=1，则置“1”中断标志位RI，各从机8031响应中断，执行中