串行通信
一.串行通信的基本方式
- 异步通信
- 以字符为传送单位，用起始位和停止位标识每个字符的开始和结束字符间隔不固定，只需字符传送时同步。
异步通信常用格式：一个字符帧![]()
- 异步通信的双方需要两项约定：
1.字符格式
一帧字符位数的规定：数据位，校验位，起始位和停止位。 - 2.波特率(位/秒)对传送速率的规定
例：要求每秒传送120个字符，每帧为10位。
解： B=120×10=1200波特 每位0.83ms
数据位传输率=120×8=960位/秒
- 以字符为传送单位，用起始位和停止位标识每个字符的开始和结束字符间隔不固定，只需字符传送时同步。
- 同步通信
- 以一串字符为一个传送单位，字符间不加标识位，在一串字符开始用同步字符标识，硬件要求高，通讯双方须严格同步。
二.串行接口功能
1.发送器：并串数据格式转换，添加标识位和校验位，一帧发送结束，设置结束标志，申请中断。
2.接收器：串并数据格式转换，检查错误，去掉标识位，保存有效数据，设置接收结束标志，申请中断。
3.控制器：接收编程命令和控制参数，设置工作方式：同步/异步、字符格式、波特率、校验方式、数据位与同步时钟比例等。
三.串行数据传送方向
- 单工通信：数据单向传送。
- 半双工通信：数据可分时双向传送。
- 全双工通信：可同时进行发送和接收。
-----------------------------------------------------------------------------------------------
MCS-51串行接口
1个全双工串行接口，可同时进行发送和接收。
串行接口输入/输出引脚：TXD(P3.1)、RXD(P3.0)
数据格式如图3.7-1：按不同方式，一帧位数 8/10/11发送接收时，数据皆低位在前。
一帧字符发送/接收结束，置位标志位(TI/RI)并申请中断。
中断控制：中断允许位ES
中断入口：0023H
一.串行接口控制
1.数据缓冲器SBUF
发送SBUF和接收SBUF共用一个地址99H 。
1）发送SBUF存放待发送的8位数据，写入SBUF将同时启动发送。 发送指令： MOV SBUF，A
2）接收SBUF存放已接收成功的8位数据，供CPU读取。 读取串行口接收数据指令：
MOV A，SBUF
2.串行口控制/状态寄存器SCON(98H)
- SM0，SM1：选择串行口4种工作方式。
- SM2：多机控制位，用于多机通讯。
- REN：允许接收控制位，REN=1，允许接收；REN=0，禁止接收。
- TB8发送的第9位数据位，可用作校验位和地址/数据标识位
- RB8：接收的第9位数据位或停止位
- TI：发送中断标志，发送一帧结束，TI=1，必须软件清零
- RI：接收中断标志，接收一帧结束，RI=1，必须软件清零
3.节电控制寄存器PCON
SMOD(PCON.7)：波特率加倍控制位。
SMOD=1，波特率加倍， SMOD=0，则不加倍。
二. 串行接口的工作方式
SM0，SM1选择四种工作方式。
(1) 模式0：同步移位寄存器方式。用于扩展并行I/O接口。
1.一帧8位，无起始位和停止位。
2.RXD：数据输入/输出端。
TXD：同步脉冲输出端，每个脉冲对应一个数据位。
3.波特率B = fosc/12
如： fosc=12MHz， B=1MHz，每位数据占1s。
4.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。
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。
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讯标识位。
2.RXD：接收数据端，TXD：发送数据端。
3.波特率： 模式2：B=(2SMOD/64)×fosc 。
模式3：B=(2SMOD/32)×T1溢出率 。
4.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。
（2）推出定时时长 ： t = 1/T1溢出率
（3）推出定时器计数值：C = t / T
（4）推出定时器初值：X = M – C
T是单片机机器周期 ：T = 12/fOSC
M = 2n ,n = 8、13、16，是定时器的模值
fOSC是单片机振荡器频率
（2）SMOD = 1、2
（3）不需要使用定时器
模式2可选两种波特率： B = (2SMOD /64)×fosc
模式1、3为可变波特率，用T1作波特率发生器。B = (2SMOD/32)×T1溢出率
溢出时间 t1 = 1/T1溢出率 机器周期 T = 12/fosc
t1换算成溢出机器周期数 Y = t1/ T = fosc/(12×T1)
T1模式2的时间常数 X = 28 – Y = 28 - fosc/(12×T1)
溢出率 T1 = fosc/[12×(28 – X)]
波特率 B = (2SMOD /32)×fosc/[12×(28-X)]
串行口模式1、3，根据波特率选择T1工作模式，计算时间常数。
T1选模式2： TH1 = X = 28 – (fosc/12)×(2SMOD/32) ÷ B
T1选模式1用于低波特率，需考虑T1重装时间常数时间。
1 SIO：MOV SCON， #模式字;设置串行口工作模式 2 ;并清中断标志TI、RI 3 MOV PCON， #80H ;设置波特率倍增模式 4 MOV TMOD， #20H ;设置T1工作模式 5 MOV TH1， #X ;选定波特率 6 MOV TL1， #X 7 SETB TR1 ;启动定时器1 8 SETB(/CLR) EA ;开放/禁止总中断 9 SETB(/CLR) ES ;允许/禁止串行口中断
三、串行口数据发送程序格式
例3-8-1 发送程序：先发送一个字符，等待(TI)=1后再发送下一个字符。
1 TRAM： MOV A，@R0 ;取数据 2 MOV SBUF，A ;发送一个字符 3 WAIT： JBC TI，NEXT ;等待发送结束 4 SJMP WAIT ;短跳转 5 NEXT： INC R0 ;递增数据缓冲区指针 SJMP TRAM ；短跳转
2.中断方式：
1 ORG 0023H ;串行口中断入口 2 AJMP SINT ;跳转至中断服务程序 3 MAIN： … ;初始化编程 4 TRAM： MOV A，@R0 ;取数据 5 MOV SBUF，A ;发送第一个字符 6 H： SJMP H ;其它工作 7 SINT：CLR TI ;中断服务程序，清中断标志 8 INC R0 ;递增缓冲区指针 9 MOV A，@R0 ;取数据 10 MOV SBUF，A ;发送下一个字符 11 RETI ;中断返回
四、串行口数据接收程序格式
例3-8-2 接收程序：(REN)=1、(RI)=0等待接收，当(RI)=1，
从SBUF读取数据。
1.查询方式：
1 WAIT： JBC RI，NEXT ;查询等待 2 SJMP WAIT 3 NEXT： MOV A，SBUF ;读取接收数据 4 MOV @R0，A ;保存数据 5 INC R0 ;准备下一次接收 6 SJMP WAIT
2.中断方式：
1 ORG 0023H ;串行中断入口 2 AJMP RINT ;跳转至中断服务程序 3 MAIN： … ;初始化编程 4 H： SJMP H ;其它任务 5 RINT： CLR RI ;清中断标志 6 MOV A，SBUF ;读取接收数据 7 MOV @R0，A ;保存数据 8 INC R0 ;递增缓冲区指针 9 RETI ;中断返回
例3-8-3 异步通讯程序
1.发送程序：将片内RAM 50H为起始单元的16个数由串行口发送出去。要求发送波特率为系统时钟的32分频，并进行奇偶校验。
1 MAINT： MOV SCON，#80H；串行口初始化：串行模式2 2 MOV PCON，#80H；波特率倍增 3 SETB EA ；开总中断 4 SETB ES ；允许串行口中断 5 MOV R0，#50H ；设数据指针 6 MOV R7，#10H ；数据长度 7 LOOP： MOV A，@R0 ；取一个字符 8 MOV C，P ；加奇偶校验 9 MOV TB8，C 10 MOV SBUF，A ；启动一次发送 11 HERE： SJMP HERE ；原地跳转 12 ORG 0023H ；串行口中断入口 13 AJMP TRANI ;中断服务程序 14 TRANI： PUSH A ；保护现场 15 PUSH PSW 16 CLR TI ；清发送结束标志 17 DJNZ R7，NEXT ；16个数据是否发送完？ 18 CLR ES ；发送完，关闭串行口中断
SJMP loop 19 NEXT： INC R0 ；未发送完，修改指针 20 MOV A，@R0 ；取下一个字符 21 MOV C，P ；加奇偶校验 22 MOV TB8，C 23 MOV SBUF，A ；发送一个字符 24 loop: POP PSW ；恢复现场 25 POP A 26 RETI ；中断返回 27 28 29
2. 接收程序：串行输入16个字符，存入片内RAM的50H起始单元，串行口波特率为2400(设晶振为11.0592MHz)。
1 RECS： MOV SCON，#50H ；串行口模式1允许接收 2 MOV TMOD，#20H ；T1模式2定时 3 MOV TL1，#0F4H ；写入T1时间常数 4 MOV TH1，#0F4H 5 SETB TR1 ；启动T1 6 MOV R0，#50H ；设数据指针 7 MOV R7，#10H ；接收数据长度 8 WAIT: JBC RI，NEXT ；等待串行口接收 9 SJMP WAIT 10 NEXT: MOV A，SBUF ；读取接收字符 11 MOV @R0，A ；保存一个字符 12 INC R0 ；修改指针 13 DJNZ R7，WAIT ；全部字符接收完? 14 RET 15
3. 接收程序：串行输入16个字符，进行奇偶校验。
1 RECS： MOV SCON，#0D0H ；串行口模式3允许接收 2 MOV TMOD，#20H ；T1模式2定时 3 MOV TL1，#0F4H ；写入T1时间常数 4 MOV TH1，#0F4H 5 SETB TR1 ；启动T1 6 MOV R0，#50H ；设数据指针 7 MOV R7，#10H ；接收数据长度 8 WAIT: JBC RI，NEXT ；等待串行口接收 9 SJMP WAIT 10 NEXT: MOV A，SBUF ；取一个接收字符 11 JNB P，COMP ；奇偶校验 12 JNB RB8，ERR ；P≠RB8，数据出错 13 SJMP RIGHT ；P=RB8，数据正确 14 COMP: JB RB8，ERR 15 RIGHT: MOV @R0，A ；保存一个字符 16 INC R0 ；修改指针 17 DJNZ R7，WAIT ；全部字符接收完? 18 CLR F0 ；F0 =0，接收数据全部正确 19 RETERR： SETB F0 ；F0 =1，接收数据出错 20 RET
浙公网安备 33010602011771号