第7章PIC单片机串行口及串行通信技术.pdf
第七章--串行口
异步通信和同步通信 异步通信(Asynchronous Communication)
在异步通信中，数据通常是以字符(字节)为单位组成字符 帧传送的。字符帧由发送端一帧一帧地发送，通过传输线 由接收设备一帧一帧地接收。发送端和接收端可以有各自 的时钟来控制数据的发送和接收。 一个字符在异步传送中又称为一帧数据，字符帧也叫数据 帧，由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位四部分组成， 如图7-2所示。
例如，波特率为2400b/s的通信系统，若采用图7-2（a） 的字符帧，则字符的实际传送速率为2400／11=218.18帧 /s；若采用图7-2(b)的字符帧，则字符的实际传送速率为 2400/14=171.43帧/s。
串 行 通 信 和 基 础 知 识
串行口的结构
MCS-51串行口结构框图如图7-4所示。 主要由两个物理上独立的串行数据缓冲寄存器SBUF、发送 控制器、接收控制器、输入移位寄存器和输出控制门组成。 两个特殊功能寄存器SCON和PCON用来控制串行口的工作方 式和波特率。 发送缓冲寄存器SBUF只能写，不能读；接收缓冲寄存器 SBUF只能读，不能写。两个缓冲寄存器共用一个地址99H， 可以用读／写指令区分。
7.1串行通信的基础知识
7.2 MCS-51的串行I/O口及控制寄存器
7.3 串行口的工作方式 7.4 波特率的设计 7.5 MCS-51串行口的应用 7.6 MCS-51串行口的多机通信
本章首先介绍串行通信的基本概念，然后重 点讨论MCS-51系列单片机串行口的特点和用法， 要求掌握串行口的概念、 MCS-51串行口的结构、 原理及应用。
在进行通讯时，外界数据是通过引脚RxD(P3.0，串行数据 接收端)和引脚TxD(P3.1，串行数据发送端)与外界进行串 行通信。 输入数据先进入输入移位寄存器，再送入接收SBUF。在此 采用了双缓冲结构。
第7章AT89C51单片机的串行口
RETI
；中断返回
2．方式2接收
SM0、SM1=10，且REN=1。数据由RXD端输入，接收11位信息。当 位检测到RXD从1到0的负跳变，并判断起始位有效后，开始收 一帧信息。在接收器完第9位数据后，需满足两个条件，才能 将接收到的数据送入SBUF。
（1）RI=0，意味着接收缓冲器为空。 （2）SM2=0或接收到的第9位数据位RB8=1时。 当上述两个条件满足时，接收到的数据送入SBUF（接收缓冲
正脉冲，串行口即把SBUF中的8位数据以fosc/12的固定波特 率从RXD引脚串行输出，低位在先,TXD引脚输出同步移位脉冲， 发送完8位数据置“1”中断标志位TI。时序如图7-5所示。 2．方式0接收 REN=1，接收数据，REN=0，禁止接收。
图7-5
REN=1，允许接收。向串口的SCON写入控制字（置为方式0，并 置“1”REN位，同时RI=0）时，产生一个正脉冲，串行口即 开始接收数据。RXD为数据输入端，TXD为移位脉冲信号输出 端，
图7-3 （1）SMOD—波特率选择位
例如：方式1的波特率的计算公式为：
方式1波特率=（2SMOD/32）×定时器T1的溢出率
也称SMOD位为波特率倍增位。
（2）GF1、GF0—通用标志位 这两个标志位可供用户使用，可用软件置1或清0。两个标志位
用户应充分利用。 （3）PD—掉电方式位 若PD=1，单片机进入掉电工作方式。
图7-9 时采样）进行表决以确认是否是真正的起始位（负跳变）的开始。 当一帧数据接收完，须同时满足两个条件，接收才真正有效。 ⑴ RI=0，即上一帧数据接收完成时，RI=1发出的中断请求已被
响应，SBUF中的数据已被取走，说明“接收SBUF”已空。 ⑵ SM2=0或收到的停止位=1（方式1时，停止位已进入RB8），
串行通信7章改
;查询结束，清RI
MOV A ,SBUF
;读数据到累加器
ACALL LOGSIM
;进行逻辑模拟
SJMP START
;准备下一次模拟
2.串行口方式1的应用
例3：在8051片内RAM30~4FH单元中有32个字节的数
据，若采用方式1进行串行通信，波特率为1200bit/s，
fosc=6MHz(SMOD=0)，用查询和中断两种方式编写发
HERE:JNB TI,HERE CLR TI INC R0 DJNZ R7,LOOP SJMP $ END
查询方式
接收：
MAIN:
HERE:
ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030H MOV TMOD,#20H MOV TL1,#0F3H MOV TH1,#0F3H SETB TR1 MOV SCON,#50H MOV PCON,#00H MOV R0,#30H MOV R7,#20H JNB RI,HERE CLR RI
MAIN: MOV SP,#60H
HERE: AJMP HERE
MOV TMOD,#20H SER: CLR TI
MOV TH1,#0F3H
INC R0
MOV TL1,#0F3H
MOV A,@R0
SETB TR1
MOV SBUF,A
MOV SCON,#40H
DJNZ R7,HE
MOV R0,#30H
HERE: AJMP HERE
MOV TMOD,#20H SER: CLR RI
MOV TH1,#0F3H
MOV A,SBUF
同步通信数据格式
异步通信数据格式
四、通信数据的差错检测
（1）奇偶校验 在数据位后附加一个奇偶校验位，该位可为“0”
单片机 串口通信原理
单片机串口通信原理
单片机串口通信是指通过串行口进行数据的传输和接收。
串口通信原理是利用串行通信协议，将数据按照一定的格式进行传输和接收。
在单片机中，串口通信一般是通过UART（通用异步收发传输器）模块来实现的。
UART模块包括发送和接收两部分。
发送部分将数据从高位到低位逐位发送，接收部分则是将接收到的数据重新组装成完整的数据。
串口通信的原理是利用串行通信协议将发送的数据进行分帧传输。
在传输的过程中，数据被分成一个个的数据帧，每帧包括起始位、数据位、校验位和停止位。
起始位和停止位用于标识数据的开始和结束，数据位则是用来存放需要传输的数据。
校验位用于校验数据的正确性。
在发送端，单片机将需要发送的数据按照一定的格式组装成数据帧，然后通过UART发送出去。
在接收端，UART接收到的数据也是按照数据帧的格式进行解析，然后重新组装成完整的数据。
通过这样的方式，发送端和接收端可以进行数据的传输和接收。
串口通信具有简单、可靠性高、适应性强等优点，广泛应用于各种领域，如物联网、嵌入式系统等。
掌握串口通信原理对于单片机的应用开发具有重要意义。
《单片机原理及应用教程》第7章：单片机的串行通信及接口
第7章 串行通信
第7章 串行通信 7.3.1方式0
当SM0＝0、SM1＝0时，串行方式选择方式0。这种工作方式实质上 是一种同步移位寄存器方式。其数据传输波特率固定为（1/12）fOSC。数 据由RXD（P3.0）引脚输入或输出，同步移位时钟由TXD（P3.1）引脚输 出。接收/发送的是8位数据，传输时低位在前。帧格式如下：
D7 SD7 D6 SD6 D5 SD5 D4 SD4 D3 SD3 D2 SD2 D1 SD1 D0 SD0
写SBUF（MOV SBUF，A），访问发送数据寄存器； 读SBUF（MOV A，SBUF），访问接收数据寄存器。
第7章 串行通信
7.3 AT89S51单片机的串行口工作方式
AT89S51单片机的串行口工作方式由控制寄存器中的SM0、SM1决 定，具体如表7-1所示： 表7-1 串行口工作方式选择位SM0、SM1 SM0 0 0 1 1 SM1 0 1 0 1 工作方式 方式0 方式1 方式2 方式3 特 点 8位移位寄存器 10位UART 11位UART 11位UART 波 fOSC/12 可变 fOSC/64或fOSC/32 可变 特 率
SM2
9CH
REN
9BH
TB8
9AH
RB8
99H
TI
98H
RI
其中，各位的含义如下： SM0，SM1—串行口工作方式选择位。其功能见表格7-1。 SM2—允许方式2、3中的多处理机通信位。 方式0时，SM2=0。 方式1时，SM2=1，只有接收到有效的停止位，RI才置1。 方式2和方式3时，若SM2=1，如果接收到的第九位数据（RB8）为0， RI置0；如果接收到的第九位数据（RB8）为1，RI置1。这种功能可用于 多处理机通信中。
每当接收移位寄存器左移一位，原写入的“1111 1110”也左移一位。当最 右边的0移到最左边时，标志着接收控制器要进行最后一次移位。在最后一 次移位即将结束时，接收移位寄存器的内容送入接收缓冲器SBUF，然后在 启动接收的第10个机器周期时，清除接收信号，置位RI。
《单片机原理及接口技术》第7章习题及答案
《单片机原理及接口技术》（第2版）人民邮电出版社第7章 AT89S51单片机的串行口思考题及习题71．帧格式为1个起始位，8个数据位和1个停止位的异步串行通信方式是方式。
答：方式1。
2．在串行通信中，收发双方对波特率的设定应该是的。
答：相等的。
3．下列选项中，是正确的。
A．串行口通信的第9数据位的功能可由用户定义。
对B．发送数据的第9数据位的内容是在SCON寄存器的TB8位中预先准备好的。
对C．串行通信帧发送时，指令把TB8位的状态送入发送SBUF中。
错D．串行通信接收到的第9位数据送SCON寄存器的RB8中保存。
对E．串行口方式1的波特率是可变的，通过定时器/计数器T1的溢出率设定。
对4．通过串行口发送或接收数据时，在程序中应使用。
A．MOVC指令B．MOVX指令 C．MOV指令 D．XCHD指令答：C5．串行口工作方式1的波特率是。
A．固定的，为f osc/32 B．固定的，为f osc/16C．可变的，通过定时器/计数器T1的溢出率设定D．固定的，为f osc/64答：C6．在异步串行通信中，接收方是如何知道发送方开始发送数据的？答：当接收方检测到RXD端从1到0的跳变时就启动检测器，接收的值是3次连续采样，取其中2次相同的值，以确认是否是真正的起始位的开始，这样能较好地消除干扰引起的影响，以保证可靠无误的开始接受数据。
7．AT89S51单片机的串行口有几种工作方式？有几种帧格式？各种工作方式的波特率如何确定？答：串行口有4种工作方式：方式0、方式1、方式2、方式3；有3种帧格式，方式2和3具有相同的帧格式；方式0的发送和接收都以fosc/12为固定波特率，方式1的波特率=2SMOD /32×定时器T1的溢出率方式2的波特率=2SMOD /64×fosc方式3的波特率=2SMOD /32×定时器T1的溢出率8．假定串行口串行发送的字符格式为1个起始位、8个数据位、1个奇校验位、1个停止位，请画出传送字符“B ”的帧格式。
第7章串行口
一、 89C51串行口 1、结 构
图7-7 串行口内部结构示意简图
☞ 2、串行口控制字及控制寄存器
串行口控制寄存器SCON（98H）
• ①SM0和SM1（SCON.7，SCON.6）——串行
口工作方式选择位。两个选择位对应4种通信方式，
如表7-1所示。其中，fosc是振荡频率。
3、串行通信工作方式
2 SMOD f osc 16 / 2 初值 串行方式1、方式3波特率≌ 32 12
4、波特率设计
• 定时器T1用作波特率发生器时，通常选用定时器模 式2（自动重装初值定时器）比较实用。每过“28-X” 个机器周期，定时器T1就会产生一次溢出。
• T1溢出速率为 T1溢出速率≌(fosc/12)/(28-X)
移位时钟来源不同，因此，各种方式的波特率计算公式也
不同。
4、波特率设计
• （1）方式0的波特率 由图7-14可见，方式0时，发送或接收一位数据的移位 时钟脉冲由S6（即第6个状态周期，第12个节拍）给出， 即每个机器周期产生一个移位时钟，发送或接收一位数据。
因此，波特率固定为振荡频率的1/12，并不受PCON寄存
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。
☞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
☞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。
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第7章PIC18FXX2串行口及串行通信技术
•教学目标
串行通信基本知识
串行口及应用
PIC18FXX2与PC机间通信软件的设计
本章知识点概要
• 1.什么是串行通信，串行通信有什么优点？
• 2.串行通信协议
• 3.什么是波特率？
• 4.PIC18FXX2中的串行口工作方式及应用
• 5.PIC18FXX2点对点通信
•针对PIC18FXX2串行口而言，概括为以下问题：
1、波特率设计，初始化SPBRG
2、设定通信协议（工作方式选择，SYNC）
3、如何启动PIC18FXX2接收、发送数据？
4、如何检查数据是否接收或发送完毕？
7.1 7.1 串行通信基本知识串行通信基本知识
•在实际工作中，计算机的CPU 与外部设备之间常常要进行信息交换，一台计算机与其他计算机之间也要交换信息，所有这些信息交换均可称为通信。
•通信方式有两种，即并行通信和串行通信。
•采用哪种通信方式?----通常根据信息传送的距离决定例如，PC 机与外部设备（如打印机等）通信时，如果距离小于30 m ，可采用并行通信方式；当距离大于30 m 时，则要采用串行通信方式。
PIC18FXX2单片机具有并行和串行二种基本通信方式。
并行通信
•并行通信是指数据的各
位同时进行传送（发送
或接收）的通信方式。
•优点：传送速度快；
•缺点：数据有多少位，
就需要多少根传送线。
•例如，右图PIC18FXX2
单片机与外部设备之间
的数据传送就属于并行
通信。
串行通信
•串行通信是指数据一位(bit)一位按顺序传送的通信方式。
•优点：只需一对传输线（利用电话线就可作为传输线），大大降低了传送成本，特别适用于远距离通信；
•缺点：传送速度较低。
假设并行传送N位数据所需时间为T，那么串行传送的时间至少为N*T，实际上总是大于N*T。
接收设备发送设备
D2
D1
D0
D3
D7
D6
D5
D4
串行通信的传输方式
•串行通信的传输方式通常有三种：
单向（或单工）方式，只允许数据向一个方向传送；
半双向（或半双工）方式，允许数据向两个方向中的任一方向传送，但每次只能有一个站点发送；
全双向（或全双工）方式，允许同时双向传送数据，因此，全双工配置是一对单向配置，它要求两端的通信设备都具有完整和独立的发送和接受能力。