MCS51-8串行接口

80C51单片机的串行口计算机串行通信基础80C51单片机的串行口80C51单片机的串行口应用计算机串行通信基础并行通信串行通信并行通信T0T1T2T3T4T5T6时钟D0D1D5D6D7:::10110T7接收设备发送设备选通状态0110110101101101并行通信并行通信是在多根数据线上以数据字节或字为单位传输数据。并行通信适用于近距离数据传输。一次同时传送多位数据，传送速度快。并行通信的信息不要求固定的格式，这与串行通信的信息有固定格式的要求不同。串行通信T0T1T2T3T4T5T6时钟D71T71111000D6D5D4D3D2D1D0数据线发送设备接收设备D7D6D5D4D3D2D1D001D0D1D2(1)01101101TXDRXD串行通信数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。只要少数几条线就可以在系统间交换信息，特别适用于计算机与计算机、计算机与外部设备之间的远距离通信，但串行通信的速度比较慢。串行通信的基本概念异步通信同步通信异步通信11100110110100100010100100101110011010以“0”作为起始以“1”作为停止各帧间隔时间任意发送设备接收设备TXDRXD收、发设备时钟独立，以字符(帧)为单位传输异步通信帧格式停止位数据位校验位起始位D0D7空闲下一字符起始位空闲一个字符帧起始位（１位）；数据位（８位）；奇偶校验位（１位，可无校验位）；停止位（１位）。同步通信发、收时钟直接连接，效率高串行通信的传输方向全双工半双工单工全双工当数据的发送和接收分流，分别由两根不同的传输线传送，通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作，这样的传送方式就是全双工（FullDuplex）制。部中断0（INT0）发送接收发送接收半双工使用同一根传输线既作接收又作发送，虽然数据可以在两个方向上传送，但通信双方不能同时收发数据，这样的传送方式就是半双工（HalfDuplex）制。时间1时间2发送接收发送接收单工使用一根传输线作为接收或发送，数据只能在一个方向上传送。接收发送串行通信的错误校验奇偶校验发送字符时，数据位尾随1位奇偶校验位（1或0）。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；偶校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为偶数。接收字符时，对“1”的个数进行校验，若发现不一致，则说明传输数据过程中出现了差错。串行通信的错误校验代码和校验发送方将所发数据块求和（或各字节异或），产生的校验和字节附加到数据块的末尾。接收方在接收数据时要对数据块（除校验字节外）求和（或各字节异或），将所得的结果与收到的“校验和”进行比较，相符则无差错，否则就认为传送过程出现了差错。传输速率与传输距离并行通信中，传输速度以每秒传输的字节（B/s）表示;在串行通信中，传输速率用波特率来表示波特率指单位时间内传送二进制数据的位数，单位为位/秒（b/s）每秒钟所传输的字符数（字符速率）和波特率是两个概念传输距离随波特率的增加而减小串行通信接口标准-RS-232CRS-232C定义的是DTE与DCE间的接口标准96512514131阳头通常用于计算机侧，阴头用于连接线侧RS-232C电气特性RS-232C采用负逻辑电平，规定（-3～-25V）为逻辑“1”，（+3～+25V）为逻辑“0”。-3V～+3V是未定义的过渡区+25+3-3-25Vt010101+520.80Vt101010RS232电平TTL电平RS-232C远、近程通信计算机MODEMMODEMTXDRXDRTSTXDRTSDSR电话线DSRRXD计算机计算机乙计算机甲TXDTXDRXDRXD计算机乙计算机甲TXDTXDRXDRXD4562045620RS-232C存在的问题传输距离短、速率低，通常不超过15米，速率20Kbps有电平偏移，RS-232收发共地，地电流会使电平偏移出现逻辑错误。抗干扰能力差，RS-232常用单端输入，易混入干扰。RS485标准两线差分传输传输距离远抗干扰能力强,可用于工业场合80C51单片机的串行口80C51串行口的结构80C51串行口的寄存器80C51串行口的工作方式80C51串行口的结构全双工串口≥1SBUF发送控制器接收控制器移位寄存器控制门TIRITXDRXD去中断逻辑SMOD01TH1TL1÷2÷16SBUFT1溢出率写SBUF读SBUF99H99H80C51串行口的寄存器串行数据缓冲寄存器SBUF串行控制/状态寄存器SCON电源控制寄存器（PCON）串行数据缓冲寄存器SBUFSBUF是可直接寻址的特殊功能寄存器。在物理上，它对应着两个寄存器，即接收寄存器和发送寄存器，它们公用一个缓冲器名称和地址CPU写SBUF，就是将预发送的数据写入发送寄存器；读SBUF，就是读接收寄存器串行控制/状态寄存器SCONSM0、SM1：串行工作方式选择位，选择4种工作方式之一SM2：方式2、3中多机通信允许位；方式0、1时，设SM2=0REN：允许接收位TB8/RB8：发送/接收数据位8，方式2、3中发送出去/接收到的第9位数据，软件置/复位TI/RI：发送/接收中断标志，方式0时，发送/接收完第8位数据时，由硬件置位；其他方式时，在开始发送停止位/接收停止位的中间时由硬件置位，必须由软件复位串行控制/状态寄存器SCONSM0SM1模式功能波特率000同步移位寄存器模式Fosc/120111+8+1位异步通信UART可变1021+9+1位异步通信UARTFosc/64或/321131+9+1位异步通信UART可变电源控制寄存器（PCON）PCON不可位寻址，字节地址为87H。它主要是为CHMOS型单片机80C51的电源控制而设置的专用寄存器串行通信有关的只有D7位（SMOD），该位为波特率倍增位，当SMOD=1时，串行口波特率增加一倍，当SMOD=0时，串行口波特率为设定值。当系统复位时，SMOD=0串行端口工作方式方式0：串行数据从RXD输入或输出；TXD输出移位时钟脉冲，发送/接收8个数据位(低位在前)，波特率固定为振荡器频率的1/12方式1：通过TXD发送或通过RXD接收10个数据位，波特率是可变方式2：通过TXD发送或通过RXD接收11个数据位，波特率可编程为振荡器频率的1/32或1/64方式3：除波特率是可变外，其余完全与方式2相同工作方式0方式0是一种移位寄存器工作方式，也称为同步工作方式。在这种工作方式中，RXD引脚作为串行数据发送/接受端，TXD引脚作为同步脉冲(8个移位脉冲串)输出端。波特率固定为振荡器频率的1/12/计数器操作时钟（脉冲）工作方式0-输出D0D1D2D3D4D5D6D7写入SBUFRXD（数据）TXD（移位脉冲）TI（中断标志）TCY74LS164RXDTXDP1.080C51CRCPABGND工作方式0-输入REN=1RXD（数据输入）TXD（移位脉冲）RI=0D0D1D2D3D4D5D6D774LS165RXDTXDP1.080C51S/LCPQGNDINH工作方式0中断发送完8位数据后，发送中断标志TI硬件置位，须由软件复位接收到8位数据，并将数据移位到接收寄存器后，接收中断标志RI硬件置位，须由软件复位工作方式1方式1是一种标准的异步通信方式，每帧包括10位数据信息：1位起始位(0)，8位数据位(低位在先)，1位停止位(1)。在这种方式中，TXD引脚为数据发送端，RXD引脚为数据接受端，波特率可变停止位数据位8位起始位LSBMSB空闲空闲D0D71帧共10位工作方式1D0D1D2D3D4D5D6D7写入SBUF停止位TXDTI（中断标志）起始D0D1D2D3D4D5D6D7停止位RXDRI（中断标志）起始位采样脉冲工作方式1中断发送完10位数据后，发送中断标志TI硬件置位，须由软件复位接收到停止位后，接收中断标志TI硬件置位，须由软件复位工作方式2波特率可编程为振荡器频率的1/32或1/64。在数据发送时，串行口控制寄存器中的TB8作为第9位数据同时发送。停止位数据位9位起始位LSBMSB空闲空闲D0D71帧共11位RB8/TB8工作方式2SM2=1时，此时进行数据传送时不允许进行奇/偶校验，第9位数据可作为数据/地址标志位SM2=0时，第9位数据可作为奇/偶校验位工作方式2D0D1D2D3D4D5D6D7写入SBUF停止位TXDTI（中断标志）起始TB8RI（中断标志）位采样脉冲D0D1D2D3D4D5D6D7停止位RXD起始RB8工作方式2中断发送完11位数据后，发送中断标志TI硬件置位，须由软件复位如果SM2=1;RB8=1，接收到停止位后，则接收中断标志TI硬件置位，须由软件复位如果SM2=0，接收到停止位后，则接收中断标志TI硬件置位，须由软件复位工作方式3方式3的数据传送方式与方式2相同，波特率可变，由定时器1的溢出速率决定多机通信原理主机发送的数据可以传送到各个从机，从机发送的数据只能为主机接收，从机之间不能直接通讯主机和从机的设置为模式2或3，主机的SM2=0；从机的SM2=1主机发送地址码来寻找从机（地址码特征是第9位数据为“1”），所有从机都接收主机发出的地址码（因为RB8=1），RI=1引发中断。在中断服务程序中，将接收到地址码与自己的地址进行比较，被选中的从机将自己的SM2=0，并维持在中断服务程序中保持与主机的联系。而未被选中的从机仍保持SM2=1，并退出中断服务程序多机通信原理当主机找到从机后，开始向从机发数据、命令（其特征为第9位=0）。由于选中的从机SM2=0，从机可引发接收中断（而未选中的从机因RB8=0不会引发它们的中断）。当主机与从机的通讯完成后，该从机再将其SM2=1并退出中断服务程序。主机重新发出另一个从机的地址，所有从机可以马上响应并接收地址信息80C51波特率确定与初始化步骤1/161/2T1溢出10SMOD1/2focs/210SMOD模式2串行口的波特率模式1、3时串行口的波特率1/16focs/12模式0串行口的波特率B=focs/12B=focs/32或=fosc/64B=1/32×T1溢出率或=1/16×T1溢出率发送、接收控制器发送、接收控制器发送、接收控制器方式0波特率方式0时的波特率是固定的，为振荡频率的1/12方式2波特率方式2时的波特率有两种，振荡器频率的1/64或振荡器频率的1/32。PCON(电源控制寄存器)中的第7位SMOD=0，波特率是振荡器频率的1/64，若SMOD=1，波特率是振荡器频率的1/32方式1/3波特率方式1和方式3时的波特率由定时器1的溢出速率和寄存器PCON中的SMOD位的值来决定来决定。方式1和方式3的波特率=2SMOD/32×(定时器/计数器1的溢出速率)定时器/计数器1的溢出速率取决于计数速率和定时器的预置值串行口初始化步骤确定T1的工作方式（TMOD）计算T1的初值，装载TH1、TL1启动T1（置位TR1）确定串行口工作方式（SCON）串口中断设置（IE、IP）80C51单片机的串行口应用利用单片机串口的并行I/O扩展80C51RXD74LS164&QAQBQCQDQEQFQGQHA+5VabcdefgdpabcdefgdpTXDBCP74LS164QAQBQCQDQEQFQGQHABCPABCP74LS164P1.2P1.1P1.001234567FEDCBA98300Ω×2QAQBQCQDQEQFQGQH80C51单片机的串行口应用TXDRXD80C51TXDRXD80C51GNDGND单片机与单片机间的通信R2INT2OUTTXDRXDMAX232AT1INGNDR2OUTT1OUT80C51TXDRXD80C51GNDR1INT2OUTMAX232AGNDR2INR1OUTA机B机T2IN近距离（直连）远距离(电平转换)80C51单片机的串行口应用电平转换器件与接线T1