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单工方式：数据仅按一个固定方向传送，如广播、遥控等。半双工方式：数据可实现双向传送，但不能同时进行，如使用同一载频工作的无线电对讲机。全双工方式：允许双方同时进行数据双向传送，如普通电话。1、串行通信基础知识1）数据通信的传输方式第八章串行口的应用广东机电职业技术学院发端信道收端发端收端信道发端收端发端收端信道收端信道发端(a)单工通信方式（b）半双工通信方式（c）全双工通信方式1）数据通信的传输方式广东机电职业技术学院状态控制(选通)计算机计算机（或外设）01001001（a）8T计算机计算机计算机（或外设）（b）......并行通信速度快、距离短、引线多速度慢、距离长、引线少UART:UniversalAsynchronousReceiver/TransmitterUSB:UniversalSerialBus串行通信2）并行通信和串行通信广东机电职业技术学院）异步串行通信和同步串行通信异步串行通信:简称为异步通信，所传输的数据格式（也称为串行帧）由1个起始位、7个或8个数据位、1~2个停止位（含1.5个停止位）和1个校验位组成。起始位约定为0，空闲位约定为1。在异步通信方式中，接收器和发送器有各自的时钟，它们的工作是非同步的。Asynchronous异步通信数据格式广东机电职业技术学院同步通信：发送器和接收器由同一个时钟源控制。在异步通信中，每传输一帧字符都必须加上起始位和停止位，占用了传输时间，在要求传送数据量较大的场合，速度就会慢得多。同步传输方式去掉了这些起始位和停止位，只在传输数据块时先送出一个同步头（字符）标志即可。同步传输方式比异步传输方式速度快，这是它的优势。但同步传输方式也有其缺点，即它必须要用一个时钟来协调收发器的工作，所以它的设备也较复杂。同步串行通信Synchronous同步通信数据格式广东机电职业技术学院）波特率它与字符的传送速率(字符/秒)之间有以下关系：波特率=1帧的二进制编码位数×帧/秒要求发送端与接收端的波特率必须一致。波特率BR（BaudRate）是单位时间传输的数据位数，单位：bps（bitpersecond），1bps=1bit/s。波特率的倒数即为每位传输所需的时间。例如异步通信传送数据每秒100帧，每帧11位，则该通信的波特率为100帧/s×11位/帧＝1100位/s＝1100波特波特率的倒数是传送1位二进制数所需的时间：T＝1/(1100位/s)＝0.91ms/位广东机电职业技术学院）串行通信的校验异步通信时可能会出现帧格式错、超时错等传输错误。在具有串行口应用的单片机开发中，应考虑在通信过程中对数据差错进行校验，因为差错校验是保证准确无误通信的关键。常用差错校验方法有：奇偶校验（51系列单片机编程采用此法）和校验循环冗余码校验。广东机电职业技术学院在发送数据时，数据位尾随的一位数据为奇偶校验位（1或0）。当设置为奇校验时，数据中1的个数与校验位1的个数之和应为奇数；当设置为偶校验时，数据中1的个数与校验位中1的个数之和应为偶数。接收时，接收方应具有与发送方一致的差错检验设置，当接收一个字符时，对1的个数进行校验，若二者不一致，则说明数据传送出现了差错。奇偶校验是按字符校验，数据传输速度将受到影响。这种特点使得它一般只用于异步串行通信中。（1）奇偶校验广东机电职业技术学院所谓和校验是指发送方将所发送的数据块求和（字节数求和），并产生一个字节的校验字符（校验和）附加到数据块末尾。接收方接收数据时也是先对数据块求和，将所得结果与发送方的校验和进行比较，相符则无差错，否则即出现了差错。这种和校验的特点是无法检验出字节位序的错误。（2）和校验广东机电职业技术学院单片机串行口是由以下部分构成：发送缓冲寄存器（SBUF），发送控制器，接收缓冲寄存器（SBUF），接收控制寄存器，移位寄存器，中断等部分组成。1）串行口结构与特殊功能寄存器MCS-51单片机串行口结构图2、MCS-51串行通信接口广东机电职业技术学院个：SBUF、SCON、PCON和IE。在逻辑上，SBUF只有一个，既表示发送寄存器，又表示接收寄存器。具有同一个单元地址99H。在物理上，SBUF有两个，一个是发送寄存器，另一个是接收寄存器。（1）接收/发送缓冲器（SBUF）SerialBuffer广东机电职业技术学院的一个可位寻址的专用寄存器，用于串行数据通信的控制。单元地址98H，位地址9FH～98H。（2）串行控制寄存器（SCON）表1SCON各位的地址、定义及其对应的功能（1）串行口工作方式选择位SM0、SM1SM0、SM1由软件置1或清0，用于选择串行口的4种工作方式。SerialMode广东机电职业技术学院=1时，接收到一帧信息，如果接收到的第9位数据为1，硬件将RI置1，申请中断；如果第九位数据为0，则RI不置1，且所接收的数据无效。SM2=0时，只要接收到一帧信息，不管第九位数据是0还是1，硬件都置RI=1，并申请中断。RI由软件清0，SM2由软件置1或清0。多机通信时，各从机先将SM2置l。接收并识别主机发来的地址，当地址与本机相同时，将SM2清0，与主机进行数据传递。各机所发送的数据第9位必须为0。（2）串行控制寄存器（SCON）广东机电职业技术学院从机RXDTXD80511#从机RXDTXD8051n#从机…先送地址，后送数据SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISCON字节地址98HD7D6D5D4D3D2D1D0地址帧：1，数据帧：0广东机电职业技术学院（3）允许接收控制位RENREN=1时允许并启动接收，REN=0时禁止接收。REN由软件置1或清0。（4）发送数据D8位TB8TB8是方式2、方式3中要发送的第九位数据，事先用软件写入1或0。方式0、方式1不用。（2）串行控制寄存器（SCON）ReceiveEnableTransmitBit8广东机电职业技术学院（5）接收数据D8位RB8方式2、方式3中，由硬件将接收到的第九位数据存入RB8。方式1中，停止位存入RB8。（6）发送中断标志位TI发送完一帧信息，由硬件使TI置1，TI必须由软件清0。（7）接收中断标志位RI接收完一帧有效信息，由硬件使RI置1，RI必须由软件清0。（2）串行控制寄存器（SCON）ReceiveBit8ReceiveInterruptionTransmitInterruption广东机电职业技术学院，其中串行口允许中断的控制位为ES，当ES=1，允许串行口中断；当ES=0，禁止串行中断。（3）电源控制寄存器（PCON）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。PCON是一个8位寄存器，其最高位SMOD为波特率控制位：该位为1时，波特率增大一倍。（4）中断允许控制寄存器IEPowerControllerInterruptionEnable广东机电职业技术学院）MCS-51串行通信工作方式表2串行口的4种工作方式广东机电职业技术学院下，串行口作为同步移位寄存器使用。这时用RXD（P3.0）引脚作为数据移位的入口和出口，而由TXD（P3.1）引脚提供移位脉冲。移位数据的发送和接收以8位为一帧，不设起始位和停止位，低位在前高位在后。（1）串行工作方式0串口方式0帧格式广东机电职业技术学院发送过程：写入SBUF，启动发送，一帧发送结束，TI=1。接收过程：REN=1且RI=0，启动接收，一帧接收完毕，RI=1。方式0发送发：SBUF=0x55；收：ch=SBUF；串入并出（1）串行工作方式0广东机电职业技术学院如果把实现并入串出功能的移位寄存器（例如CD4014或74HC165）与串行口配合使用，就可以把串行口变为并行输入口使用。把串行口变为并行输入口使用（1）串行工作方式0广东机电职业技术学院【例】串行口外接LED静态显示串口输出LED电路广东机电职业技术学院用串行口扩展输出口的电路【例】用串行口扩展并行输出口广东机电职业技术学院串行输入/并行输出移位寄存器芯片的引脚图409474LS164（1）串行工作方式0广东机电职业技术学院例：使用74HC164的并行输出引脚接8支发光二极管，利用它的串入并出功能，把发光二极管从左向右轮流点亮，并反复循环。发光二极管为共阴极型，电路连接如图所示。图串行移位输出电路（1）串行工作方式0广东机电职业技术学院位数据异步通讯方式：1.一帧10位：8位数据位，1个起始位(0)，1个停止位(1)。2.RXD：接收数据端。TXD：发送数据端。3.波特率：用T1作为波特率发生器，B=(2SMOD/32)×T1溢出率。4.发送：写入SBUF，同时启动发送，一帧发送结束，TI=1。接收：REN=1，允许接收。接收完一帧，若RI=0且停止位为1(或SM2=0)，将接收数据装入SBUF，停止位装入RB8，并使RI=1；否则丢弃接收数据，不置位RI。收：MOVA,SBUF发：MOVSBUF,A（2）串行工作方式1发：SBUF=0x55；收：ch=SBUF；广东机电职业技术学院采样（a）发送时序图TXD数据输出TID0D1D2D3D4D5D6D7停止位起始位RXD输入数据（b）接收时序图D0D1D2D3D4D5D6D7停止位起始位RI检测负跳变当REN=1，CPU开始采样RXD引脚负跳变信号，若出现负跳变，才进入数据接收状态，先检测起始位，若第一位为0，继续接收其余位；否则，停止接收，重新采样负跳变。方式1发送与接收（2）串行工作方式1广东机电职业技术学院位数据异步通讯方式。1.一帧为11位：9位数据位，1个起始位(0)，1个停止位(1)。第9位数据位在TB8/RB8中，常用作校验位和多机通信标识位。2.RXD：接收数据端，TXD：发送数据端。3.波特率：方式2：B=(2SMOD/64)×fosc。方式3：B=(2SMOD/32)×T1溢出率。（3）串行工作方式2和方式3广东机电职业技术学院发送：先装入TB8，写入SBUF并启动发送，发送结束，TI=1。接收：REN=1，允许接收。接收完一帧，若RI=0且第9位为1(或SM2=0)，将接收数据装入接收SBUF，第9位装入RB8，使RI=1；否则丢弃接收数据，不置位RI。发送时序写入SBUFTXD输出TIRXD输入接收时序RID0D1D2D3D4D5D6TB8停止位起始位D7D0D1D2D3D4D5D6RB8停止位起始位D7检测负跳变方式2和方式3时序（3）串行工作方式2和方式3广东机电职业技术学院种工作方式对应着三种波特率模式。（1）对于方式0，波特率是固定的，为fosc/12。（2）对于方式2，波特率由振荡频率fosc和SMOD(P