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第九章　ＭＣＳ－５１串行接口 9.1 串行口与串行通信 9.2 MCS-51 单片机的串行接口 9.3 51 单片机串行口的工作方式

第九章　ＭＣＳ－５１串行接口 9.1 串行口与串行通信 9.2 MCS-51 单片机的串行接口 9.3 51 单片机串行口的工作方式. 9.1 串行口与串行通信. 一、串行通信的基本特征. 串行通信的基本特征是数据逐位顺序进行传送. 二、串行通信的协议与接口标准. 串行通信的格式及约定（如：同步方式、通讯速率、数据块格式、信号电平 …… 等）不同，形成了多种串行通信的协议与接口标准。 常见的有： ☞ 通用异步收发器 (UART) —— 本课程介绍的串口 ☞ 通用串行总线（ USB ） ☞ I2C 总线 ☞ CAN 总线 ☞ SPI 总线

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第九章　ＭＣＳ－５１串行接口 9.1 串行口与串行通信 9.2 MCS-51 单片机的串行接口 9.3 51 单片机串行口的工作方式

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  1. 第九章　ＭＣＳ－５１串行接口 9.1 串行口与串行通信 9.2 MCS-51单片机的串行接口 9.3 51单片机串行口的工作方式

  2. 9.1串行口与串行通信 一、串行通信的基本特征 串行通信的基本特征是数据逐位顺序进行传送 二、串行通信的协议与接口标准 串行通信的格式及约定（如：同步方式、通讯速率、数据块格式、信号电平……等）不同，形成了多种串行通信的协议与接口标准。 常见的有： ☞通用异步收发器(UART)——本课程介绍的串口 ☞通用串行总线（USB） ☞I2C总线 ☞CAN总线 ☞SPI总线 ☞RS-485，RS-232C，RS422A标准……等等

  3. 三、全双工串行接口(UART) ☞数据通信的几个术语： 并行：数据各位同时进行传送 串行：数据逐位顺序进行传送 ☞全双工:(串行通信)收/发可同时进行 半双工:(串行通信)收/发不可同时进行 ☞异步串行通信:以字符为单位进行传送 同步串行通信:以数据块为单位进行传送 波特率(bps.):单位时间传送的位数

  4. 9.2 MCS-51单片机的串行接口 一、51单片机的串行接口结构图 引脚 SBUF（发） (门)移位寄存器 TxD 波特率发生器T1 发送控制器 TI A累加器 1 接收控制器 RI 引脚 SBUF（收） 移位寄存器 RxD 去申请中断

  5. 二、串行口的结构 ☞两个同名的接收/发送缓冲寄存器SBUF 指令 MOV SBUF，A 启动一次数据发送,可向SBUF再发送下一个数 指令 MOV A，SBUF 完成一次数据接收,SBUF可再接收下一个数 ☞接收/发送数据,无论是否采用中断方式 工作,每接收/发送一个数据都必须用指 令对 RI/TI 清0，以备下一次收/发。 ☞串行口相关的SFR(SCON,PCON)

  6. 三、串行口控制寄存器SCON(98H) SCON SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI R1 ☞ SM0，SM1：串行口4种工作方式的选择位。 0 0 方式0：8位移位寄存器I/O,波特率固定为 fosc/12 0 1 方式1：8位UART（1+8+1位），波特率可变,按公式计算 1 0 方式2：9位UART（1+8+1+1位），波特率固定=fosc x1/32或1/64 1 1 方式3：9位UART（1+8+1+1位），波特率可变，按公式计算 ☞ SM2：串行口多机通信控制位 （作为方式2、方式3的附加控制位）

  7. SCON SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI R1 ☞ RI,TI：串行口收/发数据申请中断标志位 ＝1 申请中断； ＝0 不申请中断 ☞ RB8：在方式2、3中，是收到的第9位数据。 在多机通信中,用作区别地址帧/数据帧的 标志。（奇偶校验） ☞ TB8：方式2、3中，是要发送的第9位数据。 多机通信中,TB8=0 表示发送的是数据； TB8=1 表示发送的是地址。（奇偶校验） ☞ REN：串行口接收允许控制位 = 1 表示允许接收； = 0 禁止接收。

  8. 四、电源控制寄存器 PCON（97H） ——特殊功能寄存器PCON不能按位寻址—— PCON SMOD — — — GF1 GF0 PD 1DL ☞ SMOD：在串行口工作方式 1、2、3 中， 是波特率加倍位 =1 时，波特率加倍 =0 时，波特率不加倍。 (在PCON中只有这一个位与串口有关) ☞ GF1,GF0：用户可自行定义使用的通用标志位

  9. PCON SMOD — — — GF1 GF0 PD IDL ☞ PD：掉电方式控制位 =0：常规工作方式。 =1：进入掉电方式: 振荡器停振 片内RAM和SRF的值保持不变 P0—P3口维持原状。 程序停止 只有复位能使之退出掉电方式。

  10. PCON SMOD — — — GF1 GF0 PD 1DL ☞ IDL：待机方式(空闲方式)控制位 =0：常规工作方式。 =1：进入待机方式： 振荡器继续振荡 中断、定时器、串口功能继续有效 片内RAM和SRF保持不变 CPU状态保持、P0—P3口维持原状 程序停顿。 中断和复位能退出待机,继续后面的程序。

  11. PCON SMOD — — — GF1 GF0 PD 1DL ☞ PD：掉电控制位 =0：常规方式。 =1：掉电方式: 振荡器停振 片内RAM和SRF不变 P0—P3口维持原状 程序停止 只有复位能退出掉电 ☞ IDL：待机控制位 =0：常规方式。 =1：待机方式： 振荡器继续振荡 中断,定时器,串口有效 片内RAM和SRF不变 CPU状态,P0—P3维持原状 程序停顿。 中断和复位能退出待机,继续后面的程序。

  12. 9.3 51单片机串行口的工作方式 一、工作方式0：8位移位寄存器I/O方式 ☞发送：SBUF中的串行数据由RxD逐位移出； TxD输出移位时钟，频率=fosc1/12； 每送出8位数据 TI就自动置1； 需要用软件清零 TI。 ☞接收：串行数据由RxD逐位移入SBUF中； TxD输出移位时钟，频率=fosc1/12； 每接收 8位数据RI就自动置1； 需要用软件清零 RI。

  13. 工作方式0：8位移位寄存器I/O方式(续) ☞经常配合“串入并出”“并入串出”移位 寄存器一起使用扩展接口（第六章）。 ☞方式0工作时，多用查询方式编程： 发送：MOV SBUF，A 接收：JNB RI，$ JNB TI，$ CLR RI CLR TI MOV A, SBUF ☞复位时,SCON 已经被清零,缺省值: 方式0。 ☞接收前,务必先置位 REN=1 允许接收数据。

  14. 串行口方式0的扩展应用——经常用到 串行口常用工作方式0扩展出并行I/O口， 工作方式1、2、3则常用于串行通信 +5V VCC TxD RxD AB AB AB CLK CLK CLK CLR CLR CLR 74LS164 74LS164 74LS164 h g f e d c b a h g f e d c b a h g f e d c b a 51单片机 共阳LED 数码管 +5V 74LS164是串入并出芯片；74LS165是并入串出芯片

  15. h g f e d c b a a 共阳LED数码管 公共端(字位)接高电平， 笔划(字段)置为低电平 就被点亮了 f b g e c d h 共阳极 ☞比如要显示“0” 须令a b c d e f 为“0” 电平，g h为“1”电平。 累加器 A h g f e d c b a ☞再比如要显示“3” 须令a b c d g 为“0” 电平，e f h为“1”电平。 0C0H = “0” 0B0H = “3”

  16. 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。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。 +5V VCC TxD RxD AB CLK CLR 74LS164 h g f e d c b a 51单片机 共阳LED数码管

  17. h g f e d c b a a 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:MOV DPTR, #TABLE MOVC A, @A+DPTR MOV SBUF, A JNB TI, $ CLR TI RET TABLE:DB 0C0H,0F9H,0A4H DB 0B0H,99H,92H DB 82H,0F8H,80H,90H f b g e c d h 共阳极 累加器 A h g f e d c b a 1 1 0 0 0 0 0 0 0C0H = “0” 1 0 1 1 0 0 0 0 0B0H = “3”

  18. 二、工作方式1:8位UART(1+8+1位)波特率可变 ☞常用于串行通讯。除发/收8位数据外，还 在D0位前有一个起始位“0”； 在D7位后有一个停止位“1”。 ☞方式1工作时： 发送端自动添加一个起始位和一个停止位； 接收端自动去掉一个起始位和一个停止位。 ☞波特率可变 ——用定时器T1作波特率发生器： 公式：波特率 =（2SMOD/32）T1的溢出率

  19. 波特率=(2SMOD/32)T1的溢出率 ☞ 溢出率：T1溢出的频繁程度 即：T1溢出一次所需时间的倒数。 2SMOD  fosc 32  12(2n - X) ☞ 波特率 = 其中：X 是定时器初值 2SMOD  fosc 32  波特率 12 ☞ 初值 X = 2n -

  20. 常用波特率和T1初值查表 ☞表格有多种, 晶振也不止一种

  21. 工作方式1的接收/发送 ☞RxD引脚为接收端，TxD引脚为发送端,由波特率 发生器T1控制发送速度,不同于方式0：收/发都 需要由TxD送出移位时钟。 ☞串行口的初始化包括: 对SCON选工作方式 对PCON设波特率加倍位“SMOD”(缺省值=0) 如果是接收数据,仍要先置“1”REN位 ☞T1作波特率发生器时初始化包括: 选定时器工作方式2(TMOD选8位自动重装); 将计算(或查表)出的初值X赋给TH1,TL1; 启动T1 (SETB TR1); 对T1不要开中断 !!

  22. 串行口控制寄存器SCON SCON SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI R1 0 1 0 1 0 0 0 0 ☞ SM0，SM1：串行口工作方式选择位。 0 1 ：方式1，8位UART（1+8+1位） ☞ SM2：串行口多机通信控制位,作为方式2、3 的附加控制位，此处不用，可写成“0” ☞ REN：串行口接收允许位。 REN=1 允许接收 ☞ TB8，RB8，TI，RI等位由运行中间的情况 决定，可先写成 “0”

  23. 三、工作方式2: 9位UART(1+8+1+1位)两种波特率 ☞由于波特率固定,常用于单片机间通讯。 数据由8+1位组成，通常附加的一位 (TB8/RB8)用于“奇偶校验”。 ☞方式2的波特率 = fosc  2SMOD/64 即: fosc 1/32 或 fosc 1/64 两种

  24. ☞奇偶校验是检验串行通信双方传输的数据正确与否的一个措施，并不能保证通信数据的传输一定正确。☞奇偶校验是检验串行通信双方传输的数据正确与否的一个措施，并不能保证通信数据的传输一定正确。 换言之：如果奇偶校验发生错误，表明数据传输一定出错了；如果奇偶校验没有出错，绝不等于数据传输完全正确。 ☞奇校验：8位有效数据连同1位附加位中， 二进制“1”的个数为奇数 偶校验：8位有效数据连同1位附加位中， 二进制“1”的个数为偶数

  25. ☞约定发送采用奇校验 若发送的8位有效数据中“1”的个数为偶数， 则要人为添加一个附加位“1”一起发送； 若发送的8位有效数据中“1”的个数为奇数， 则要人为添加一个附加位“0”一起发送。 ☞约定接收采用奇校验 若接收到的9位数据中“1”的个数为奇数， 则表明接收正确，取出8位有效数据即可； 若接收到的9位数据中“1”的个数为偶数， 则表明接收出错！应当进行出错处理。 采用偶校验时，处理方法与奇校验相反

  26. 工作方式2 的奇偶校验用法 回顾： 程序状态字寄存器PSW中有一个奇偶状态位 P PSW.7 PSW.0 CY AC F0 RS1 RS0 OV P P (PSW.0):奇偶状态位。 P=1 表示目前累加器中 “1”的个数为奇数 P=0 表示目前累加器中 “1”的个数为偶数 CPU随时监视着Acc的“1”的个数并自动反映在 P

  27. 四、工作方式3 9位UART(1+8+1+1位) 波特率可变 串口方式3和方式2唯一的区别是波特率机制不同。 ☞方式2的波特率固定为时钟周期的32或64分频，不可变。此工作方式与其他串行通讯设备连接困难，因此不常用。 ☞方式3的波特率可变，按前面的公式计算： 波特率=(2SMOD/32)T1的溢出率 2SMOD  fosc 32  12(2n - X) ☞ 波特率 = 其中：X 是定时器初值

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