单片机的串行接口及串行通信

注意：在串行通信中，收发双方的数据传输率必须一 致，否则接收方接收的数据会产生混乱。
发送数据可以采用中断方式或查询方式进行。 采用查询方式发送数据的过程为： 发送一个数据→查询TI→发送下一个数据
接收数据可以采用中断方式或查询方式进行。 采用查询方式接收数据的过程为: 查询RI→读入一个数据→查询RI→读下一个数据
单片机的异步串行通信根据通信距离、抗干扰性 能的要求，信号的形式可选择TTL电平传输、RS-232 电平传输、RS-422A或RS-485差分传输等信号形式进 行串行数据的传输。
单片机串行口控制器的输入、输出信号均为TTL 电平。这种信号传输形式受传输距离限制，抗干扰性 能差，不能进行远距离通信。
对于远距离的系统与系统之间的串行通信，通常 将TTL电平变换为RS-232电平或采用差分形式来实现 ，如RS-232、RS-422A、RS-485等标准来实现串行通 信传输。
第6章 单片机的串行接口及串
行通信
学习目标
掌握串行通信的基本概念 掌握单片机串行通信接口的结构 掌握串行通信控制寄存器 掌握单片机串行通信的工作方式 掌握串行通信的应用及编程方法
主要内容
6.1 串行通信基础 6.2 串行口的结构与工作原理 6.3 串行口的控制寄存器 6.4 单片机串行通信工作方式 6.5 单片机串行通信接口技术
波特率和数据传输率两者相似但不等同，只有当 采用基波传输时两者的单位才相同。即：
1波特=1bps(位/秒)
主要内容
6.1 串行通信基础 6.2 串行口的结构与工作原 6.3 串行口的控制寄存器 6.4 单片机串行通信工作方 6.5 单片机串行通信接口技术
6.2 串行口的结构与工作原理
在5l系列单片机中，通用异步接收器和发送器 UART(Universal Asynchronous Receiver／Transmitter)已 作为一个功能部件集成在其中，构成一个可编程的全 双工串行通信接口。
SCON用于设定串行口的工作方式, 接收/发送控制以 及设置状态标志.
SM0和SM1为工作方式选择位，可选择四种工作方式：
SM2: 多机通信控制位，主要用于方式2和方式3。
当接收机的SM2=1时可以利用收到的RB8来控制是否 激活RI（RB8＝0时不激活RI，收到的信息丢弃；RB8＝ 1时收到的数据进入SBUF，并激活RI，进而在中断服务 中将数据从SBUF读走）。当SM2=0时，不论收到的RB8 为 0 和 1 ， 均 可 以 使 收 到 的 数 据 进 入 SBUF ， 并 激 活 RI （即此时RB8不具有控制RI激活的功能）。通过控制 SM2，可以实现多机通信。
主要内容
6.1 串行通信基础 6.2 串行口的结构与工作原理 6.3 串行口的控制寄存器 6.4 单片机串行通信工作方式 6.5 单片机串行通信接口技术
6.3 串行口的控制寄存器
与串行通信有关的控制寄存器是： SCON：串行控制寄存器。 PCON：电源控制寄存器。 IE： 中断允许寄存器。
6.3.1 串行控制寄存器SCON
6.1 串行通信基础
控制器与外部设备或控制器与控制器之间的数据 传送称为通信。
通信方式: 并行通信 和 串行通信。 串行通信就是数据按位顺序串行传送，最少只需 一根传输线即可完成，成本低, 但速度慢。 串行通信分又可分为同步和异步两种方式。 同步通信是通过发送同步字符协调发送方和接收 方的串行通信方式，要求双方的时钟严格同步。 异步通信是通信发送方与接收方使用各自的时钟 分别控制数据的发送和接收的串行通信方式。
6.2.1 串行口结构
6.2.2 工作原理
发送数据：CPU向输出缓冲器SBUF写入数据，同时启动串行 发送数据，当一帧数据发送完毕，硬件置位发送中断标志 位TI(SCON.1)。
接收数据：若检测到起始位，则其后对RXD引脚每间隔一定时 间进行采样，采样到的数据以移位方式存入输入移位寄存器， 当数据接收完成或检测到停止位时，输入移位寄存器的内容被 送入接收缓冲器SBUF，并置1接收中断标志位RI(SCON.0).
LSB
MSB
起始位——开始一个字符传送的标志位。 数据位——起始位之后传送的数据信号位。 奇偶效验位——用于对字符的传送作正确性检查。 停止位——用以标志一个字符的结束。 位时间——发送1位数据所需时间。 帧（frame）——从起始位开始到停止位结束的全部内容 称为一帧。
6.1.2 异步串行通信的信号形式
6.1.1 异步串行通信的字符格式
异步串行通信在时钟控制下每次传送一位数据 ，若干个位组成一个字符帧，一个完整的字符帧完 成一个字符的传送。
起 空始 闲位
一个字符帧 数据位
校停 验止 位位
空 下一字符 闲 起始位
LSB
MSB
起 空始 闲位
一个字符帧 数据位
校停 验止 位位
空 下一字符 闲 起始位
半双工(Half-duplex)形式：数据传送是双向的，但 任何时刻只能由其中的一方发送数据，另一方接收 数据，发送和接收不能同时进行。
全双工(Full-duplex)形式：数据传送是双向的，且 可以同时发送和接收数据。
接收器
接收器
接收器
接收器
发送器
接收器
发送器
发送器
发送器
发送器
甲机
乙机
甲机
乙机
甲机
乙机
a) 单工传送
b) 半双工传送
c) 全双工传送
6.1.4 串行通信的数据传输速率
衡量数据通信系统通信速度的指标: ----波特率和数据传输率 。 波特率: 指单位时间内线路变化次数，反映了数
据的调制信号波形变换的频繁程度。单位是“波特 ”(baud)。
数据传输率: 指单位时间内传送的信息量，以每 秒钟传送格式位的数量来表示。单位是“比特/秒 ”(bps)。
6.1.3 串行通信的数据通路形式
数据通信系统由信源、信宿和信道三部分组成。 数据通信的发送方称为信源； 接收方称为信宿； 为了在信源和信宿之间进行数据传输，必须在信 源和信宿之间建立一条传送信号的物理通道，这条通 道称为信道。
Hale Waihona Puke 串行通信有以下三种数据通路连接形式：
单工(Simplex)形式：数据传送是单向的，通信双方 中一方固定为接收端，另一方固定为发送端。