chap6MCS-51串行口

6.2MCS-51串行口6.2.0串行通信基本知识串行通信是指数据一位一位地按顺序传送的通信方式；串行通信的突出优点是只需一根传输线，可大大降低硬件成本，特别适合远距离通信。串行通信的缺点是传输速度较低；串行通信每秒钟内能发送或接收的二进制位数称为波特率。若发送一位时间为t，则波特率为1/t。MCS-51单片机内部有一个全双工串行接口只能接收或只能发送的称为单工串行口；既可接收又可发送，但不能同时进行的称为半双工；能同时接收和发送的串行口称之为全双工串行口。6.2.1串行通信的两种基本方式1.异步传送方式在异步传送方式中，字符的发送是随机进行的。因此，对于接收方来说就有一个如何判断有字符来，何时是一个新的字符开始的问题。在异步通信时，对传送字符必须规定一定的格式。图6-10异步通信字符格式1/01/01/01/01/01/01/01/01/01/0101/0101/01/0起始位奇偶位停止位奇偶位停止位起始位8位数据第n个字符第n+1个字符1/0数据一帧数据LSBMSB一个字符在异步传送中又称为一帧数据，一帧数据由四部分组成：起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。起始位：为逻辑“0”信号，占用一位，用来通知接收设备，一个新的字符开始了。数据位：紧跟着起始位的是5～8位数据,数据的最低位LSB。异步传送规定低位在前，高位在后。奇偶位：紧跟在数据最高位MSB之后，占用一位，奇偶校验时，根据协议置“1”或“0”。停止位：为逻辑“1”信号，可占用一位，也可占用两位。接收端收到停止位时，表示一帧数据结束。同时为接收下一帧数据作好准备，只要再收到一个逻辑“0”就是一个新字符的开始。在同步通信时，在数据块开始就有1～2个同步字符SYNC来指示，一旦检测到同步字符，下面就是按顺序传送的数据块。由于数据传送时无起始位和停止位等附加位，故传送速度较高。同步传送的波特率与时钟频率是一致的。但硬件上要插入同步字符或相应的检测手段，这种方式对硬件要求较高。2.同步传送方式（略）6.2.2MCS-51串行口结构1.数据缓冲器SBUF串行口中有两个物理空间上各自独立的发送缓冲器和接收缓冲器。两个缓冲器公用一个地址99H，发送缓冲器只写不读，接收缓冲器只读不写。接收缓冲器是双缓冲的，以避免在接收下一帧数据之前，CPU未能及时响应接收器中断，没有把上一帧数据读走而产生两帧数据重叠问题。2.串行口控制寄存器SCON位地址98H～9FH。格式如下：SCON（98H）SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRID0D7SM0、SM1：串行口方式选择位SM2：允许方式2和方式3多机通信控制位REN：允许接收控制位TB8：在方式2和方式3中要发送的第9位数据RB8：在方式２和方式３中是接收到的第9位数据TI：发送中断标志RI：接收中断标志系统复位时，SCON=00000000BSM0、SM1：串行口方式选择位SM0SM1方式功能说明000移位寄存器方式（用于I/O扩展）0118位UART，波特率可变（T1溢出率/n）1029位UART，波特率为fosc/64或fosc/321139位UART，波特率可变（T1溢出/n）SM2：允许方式2和方式3多机通信控制位。在方式2或方式3中：如SM2=1，则接收到的第9位数据（RB8）为“1”时，置位接收中断标志RI（RI=1）；如SM2=0，则RB8无论为何值，均置位RI。在方式1时，如SM2=1，则只有在接收到有效停止位时才置位RI，若没有接收到有效停止位，则RI清“0”。在方式0中，SM2应为“0”。REN：允许接收控制位。由软件置“1”时，允许接收，置“0”时，禁止接收。TB8：在方式2和方式3中要发送的第9位数据。需要时由软件置位或复位。RB8：在方式２和方式３中是接收到的第9位数据。在方式1时，如SM2=0，RB8是接收到的停止位。在方式0中，不使用RB8。TI：发送中断标志。在方式0串行发送第８位结束时由硬件置“1”，或在其它方式中串行发送停止位的开始时置“1”。必须由软件清“0”。RI：接收中断标志。在方式0接收到第8位结束时由硬件置“1”，或其它方式接收到停止位的中间时置“1”。必须由软件清“0”。3.特殊功能寄存器PCON其字节地址97H，没有位寻址功能。与串行口有关的只有PCON的最高位。SMOD：波特率选择位。当SMOD=1时，波特率加倍。PCON（97H）SMODD0D7书上给出的地址87H是错误的,应当是97H系统复位时，PCON=0×××0000B6.2.3串行口工作方式1.方式0(移位寄存器方式)（0）概述：方式0为移位寄存器输入/输出方式，可外接移位寄存器扩展I/O口，也可接同步输入/输出设备。按方式0工作时，波特率是固定的，为fosc/12。无论是输入还是输出，数据的传送均通过引脚RXD（P3.0）端，移位同步脉冲由TXD（P3.1）输出。发送/接收一帧数据为8位二进制数，低位（LSB）在先，高位（MSB）在后。（1）方式0发送在方式0状态，当一个数据写入发送缓冲器SBUF(99H)时，串行口即将8位数据以振荡频率的十二分之一的波特率，将数据从RXD端串行移位输出；TXD端输出移位同步信号；8位数据发送完时，中断标志TI置“1”。（2）方式0接收当串行口定义为方式0并置“1”REN后，便启动串行口接收数据；RXD为数据输入端，TXD为同步移位信号输出端，当接收器接收满8位数据时，置“1”中断标志RI。数据输出移位脉冲RXD8051TXD1274LS1648345610111213D7～D0（a）移位寄存器输出数据输入移位脉冲RXD8051TXD974LS16512111213143456D7～D0（b）移位寄存器输入图6-12方式0扩展I/0口硬件逻辑图串入并出并入串出123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:17-Apr-2005SheetofFile:D:\SCH-PCB\MCS51-N.ddbDrawnBy:A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U?74LS164补充：用74LS164扩展串行口74LS164是串行移位寄存器，常用于串、并转换。引脚说明：A、B（1、2）串行数据输入，通常并联在一起使用；CLK（8）时钟脉冲引脚，时钟的上升沿移位锁存；MR（9）清0所有输出端；Q0~Q7锁存输出端；用74LS164通过串并转换扩展输出电路，具有节约端口、灵活方便的特点。1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeADate:21-Oct-2007SheetofFile:D:\51tools\参考程序\TINY.ddbDrawnBy:A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U174LS164R1R2R3R4R5R6R7R8A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U274LS164R9R10R11R12R13R14R15R16A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U374LS164R17R18R19R20R21R22R23R24A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U474LS164R25R26R27R28R29R30R31R32A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U574LS164R33R34R35R36R37R38R39R40A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U674LS164R41R42R43R44R45R46R47R48VCCVCCVCCVCCVCCVCCabhcdefgcomN1abhcdefgcomN2abhcdefgcomN3abhcdefgcomN4abhcdefgcomN5abhcdefgcomN6VCCP3.0P3.1补充示例：用74LS164扩展LED数码管显示电路[补充示例]显示子程序设计要求:显示的内容是0~F的16进制数;显示缓冲区在片内RAM从48H开始的连续6个存储单元;用标志位F0表示是否显示小数点:F0=1显示小数点F0=0不显示小数点;显示子程序，影响ACC、R0、4EH、4FH单元LEDD:MOV4EH,#6;初始化字循环计数器MOVR0,#48H;初始化显示缓冲区指针MOVDPTR,#DTAB;8段数码管的段码转换表的首地址LEDD1:MOVA,@R0;取1个显示码MOVCA,@A+DPTR;查表转换JNBF0,LEDD3;显示小数点吗?CLRACC.7;置小数点段LEDD3:MOV4FH,#08H;初始化位循环计数器LEDD2:RRCA;左移1位于C标志位MOVP3.0,C;C送串行口的数据引脚CLRP3.1;在CLK时钟脚SETBP3.1;送1个负脉冲DJNZ4FH,LEDD2;循环移位INCR0;显示缓冲区指针加1DJNZ4EH,LEDD1;显示下一个字RETDTAB:DB0C0H,0F9FH,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H;0~7的段码DB80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0FFH;8~F的段码MOVSCON，#0MOVSBUF，AJNBTI，$2.方式1串行口定义为方式1时，传送一帧数据为10位:其中1位起始位(0)、8位数据位（先低位后高位）、1位停止位(1)。方式1的波特率可变，波特率=2SMOD/32×（T1的溢出率）。（1）方式1发送CPU执行一条写入发送数据缓冲SBUF的指令（例如，MOVSBUF，A）数据字节写入SBUF后，便启动串行口发送器发送。方式1开始发送时，先把起始位(0)输出到TXD，一位时间后，数据在移位脉冲的作用下由TXD端输出,最后送出停止位(1),一个字节发送结束。当发送完数据后，中断标志TI置“１”。（2）方式1接收在REN置“1”后，就允许接收器接收。方式1接收时，数据从RXD端输入。接收器以波特率16倍的速率采样RXD端的电平。当采样到RXD引脚上“1”到“0”的跳变时启动接收器接收并复位内部的16分频计数器以便实现同步。计数器的16个状态把一位的时间分成16等份，在每位时间的第7、8和9计数状态，位检测器采样RXD的值，接收的值是3次采样中取至少二次相同的值（用3取2举手表决），以排除噪声干扰。若起始位接收到的值不是“0”，则起始位无效，复位接收电路。在检测到起始位有效时，则移入输入移位寄存器，开始接收本帧其余数据信息。当RI=0，同时接收到停止位为“1”（或SM2=0）时，停止位进入RB8，置“1”中断标志RI。若以上二个条件任一条件不满足，所有接收信息将丢失，因此中断标志RI必须在中断服务程序中由用户清“0”。通常串行口以方式1工作时，SM2置为“0”。3.方式2串行口定义为方式2时，串行口被定义为9位异步通信接口；传送一帧信息为11位，其中1位起始位、8位数据位、1位附加（可程控为“1”或“0”的）的第9位数据位、1位停止位。方式2的波特率是固定的，波特率为2SMOD/64×fosc。（1）方式2发送在方式２发送时，数据由TXD端输出。附加的第9位数据是SCON中的TB8，可由软件置位或清零，作多机通信中的地址、数据标志，也可作数据的奇偶校验位。CPU执行一条写入发送缓冲器指令（例如MOVSBUF，A），就启动发送器发送。发送完一帧信息，置“1”TI中断标志。（2）方式2接收REN被置“1”以后，接收器开始以波特率16倍的速率采样RXD电平，检测到RXD端由高到低的负跳变时，启动接收器接收，复位内部16分频计数器，以实现同步。当采样到RXD端从“1”到“0”的跳变，并确认起始位有效后，则开始接收本帧其余信息。接收完一帧信息后，在RI=0，SM2=0（或S