第九章 串行通信
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第9章单片机串行通讯口与应用P46
第9章单片机串行通讯与应用9.1 串行通讯概述9.2 MCS-51单片机的串行通讯接口9.3 单片机串行通讯的四种工作方式9.4 单片机串行通讯波特率设计9.5 单片机串行通讯程序设计举例9.1.4 异步串行通讯的2种帧结构格式图1个起始位，多个数据位，1个停止位，1个奇偶校验位注意：对于数据，最先发送的是D0位！9.1.5 异步串行通讯的特点1）以帧为单位发送，收/发只需要一对数据线；2）适合长距离传送数据。
3）数据传输速度相对慢；4）由每帧中的起始位和停止位来保证收发双方的可靠通讯；5）需使用具有串行通讯接口的电路；6）通讯的精确格式（通讯协议）由收发双方预先选择确定。
通讯协议说明：◇约定数据帧的格式与组成。
即规定起始位、数据位、校验位与停止位的长度；◇约定通讯双方的信号传输速率。
通讯双方的信号传输速率必须相等。
串行通讯的信号传输速率也称为波特率（Baud Rate）1、波特率（Baud）：指每秒传输的电脉冲的个数。
串行通讯中常用到的波特率：110，300，600，900，1200，2400，4800，9600，19200，38400，57600，115200等。
2、信息传输率：指每秒传输的信息量，以bps,Kbps,Mbps为单位当通讯系统使用的是二进制信号时，则1 Baud= 1 bps，若通讯系统使用了n进制脉冲信号，则1 Baud = Baud*log2n bps.例如：若使用4进制脉冲传输信息，则:信息传输率(bps)=Baud*log2n=Baud*log24 =2*Baud !9.1.6 串行通讯中的奇偶校验方法奇偶校验（Parity Check）串行数据在传输过程中，由于干扰可能引起信息的出错。
例如传送字符‘F’，其ASCII码的各位为:0100,0110=46H。
但由于干扰，可能使传输数据中的某些位发生改变(例如接受端收到的数据为: 0100,0100=44H)。
这种情况称为出现了“误码”(传送字符‘F’，收到的却是字符‘D’) 。
微机原理第9章 可编程并行接口芯片与串行通信技术
根据图中的接线，所使用的译码输出地址为0B0H～0BFH。8255 使用数据线D0～D7，使用地址为0B0H、0B2H、0B4H和0B6H。设端口 A的中断服务子程序名为SERA。 具体8255A的初始化程序如下： MOV AL，10111001B ；方式控制字 MOV DX，0B6H OUT DX，AL MOV AL，00001001B ；开放A口输入中断请求 OUT DX，AL MOV AX，0 MOV ES，AX MOV DI，0FH*4 MOV AX，OFFSET SERA CLD STOSW MOV AX，SEG SERA STOSW
9.1.4 端口C的状态字 8255工作在方式1和方式2时，C口各位作为联络线使用，CPU除 了可以使用中断方式对8255进行服务，还可以通过读取C口的状态 字来了解外设的状态。即使用查询方式进行数据传送。 端口C的状态字有以下几种格式： 1、方式1状态字 输入状态字： D7 I/O D6 I/O D5 IBFA D4 INTEA D3 INTRA D2 INTEB D1 IBFB D0 INTRB
9.2 串行通信 基本的数据通信方式有两种：并行通信和串行通信。 并行通信是在多条并行的通信线上同时传送各位数据。并行通 信的优点是传输速度快，但线路开销大，一般用于短距离传送。串 行通信是将多位数据按时间先后顺序逐位传送。串行传送的优点是 线路占用少，一般用于远距离数据传送。 9.2.1 串行通信的数据传送方向 串行通信的数据传送方向可分为以下三种： （1）单工传送 数据传送只有一个方向，通信的一方只能发送，另一方只能接 收，如图9-10a。 （2）半双工传送 通信双方都可以发送和接收，但同一时刻只能有一个方向的数 据传送，如图9-10b。
位/复位控制字操作。
4）INTR(Interrupt Request)：中断请求信号，高电平有效。 可用于向CPU请求中断。对于A口，使用PC3的引脚；对于B口，使用 PC0的引脚。
最新单片机--第9章-AT89S52单片机串行通信精品课件
11
工作模式 模式0 模式1 模式2
模式3
说明 同步移位寄存器
波特率 fosc/12
8位UART
由定时器控制
9位UART
fosc/32或 fosc/64
9位UART
由定时器控制
第二十一页，共49页。
3．电源(diànyuán)控制寄存器 PCON
不能
位寻址
波特率加倍位。在 模式1、2、3时，波
特率和 2SMO成D 正
RCAP2H FFH
用波特率
RCAP2L
波特率
f o/sMc Hz
F3H
56800
11.059
RCAP2H FFH
RCAP2L FAH
FFH
E6H
38400
11.059
FFH
F7H
FFH
CCH
19200
11.059
FFH
EEH
FFH
98H
9600
11.059
FFH
DCH
FFH
30H
4800
11.059
1 0 0/1 0/1 … 0/1 0/1 1 1 1
低位
高位
起辑数制波奇校始(停择位空据l特验偶u1止位ó闲组或校、位率位j—位í无验1成——).—05——校位电，、———验——每2平低每数表位位—传个秒位示据。根送字钟先该位据字传符字传通紧符送开符送信之跟二始传双间进着送传方的制起结送的逻位始束通的的辑。位信标个1停电协传志数止平议送，位，，。起为可表始由逻选示位5辑择没～采1奇有电8用检进个平验逻行二，、传可进偶送选 如9600bit/s
第七页，共49页。
9.1.2 串行通信(tōng xìn)的通信
工作模式 模式0 模式1 模式2
模式3
说明 同步移位寄存器
波特率 fosc/12
8位UART
由定时器控制
9位UART
fosc/32或 fosc/64
9位UART
由定时器控制
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3．电源(diànyuán)控制寄存器 PCON
不能
位寻址
波特率加倍位。在 模式1、2、3时，波
特率和 2SMO成D 正
RCAP2H FFH
用波特率
RCAP2L
波特率
f o/sMc Hz
F3H
56800
11.059
RCAP2H FFH
RCAP2L FAH
FFH
E6H
38400
11.059
FFH
F7H
FFH
CCH
19200
11.059
FFH
EEH
FFH
98H
9600
11.059
FFH
DCH
FFH
30H
4800
11.059
1 0 0/1 0/1 … 0/1 0/1 1 1 1
低位
高位
起辑数制波奇校始(停择位空据l特验偶u1止位ó闲组或校、位率位j—位í无验1成——).—05——校位电，、———验——每2平低每数表位位—传个秒位示据。根送字钟先该位据字传符字传通紧符送开符送信之跟二始传双间进着送传方的制起结送的逻位始束通的的辑。位信标个1停电协传志数止平议送，位，，。起为可表始由逻选示位5辑择没～采1奇有电8用检进个平验逻行二，、传可进偶送选 如9600bit/s
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9.1.2 串行通信(tōng xìn)的通信
9-串行通讯
起始位 数据位 奇偶校验位 停止位
第9章 MCS - 51单片机内部串行接口
•
–
起始位：
在数据发送线上规定无数据时电平为 1 ，当要发送 数据时，首先发送一个低电平 0 ，表示数据传送的 开始，这就是起始位。
•
–
数据位：
真正要传送的数据，可以是5、6、7或8位，数据位 是由低位开始，高位结束；
•
–
第9章 MCS - 51单片机内部串行接口
3. 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。其内容如下：
位序 位符号
D7 SMOD
D6 /
D5 /
D4 /
D3 GF1
D2 GF0
D1 PD
D0 IDL
第9章 MCS - 51单片机内部串行接口
3. 全双向数据传送(双工方式)
• 通信双方用两个独立的收发器单独连接,可以同时 发送和接收数据,因而提高了速度。
第9章 MCS - 51单片机内部串行接口
四、 波特率Baud rate
• 单位时间内传送的信息量。以每秒传送的位为 单位：位/秒，bps (bit per second)
方式0和方式2的波特率是固定的，而方式1和方式3的波特 率是可变的，由T1的溢出率决定。
第9章 MCS - 51单片机内部串行接口
一、串行工作方式0
方式0为同步移位寄存器输入／输出方式，常用于扩展I／O 口。串行数据通过RxD输入或输出，而TxD用于输出移位 时钟，作为外接部件的同步信号，如图为发送电路及时序
第9章 MCS - 51单片机内部串行接口
TTL电平可以由专用集成电路转换成RS232C标准; 如: MC1488 或 75188 TTL RS232C MC1489 或 75189 RS232C TTL
第9章 MCS - 51单片机内部串行接口
•
–
起始位：
在数据发送线上规定无数据时电平为 1 ，当要发送 数据时，首先发送一个低电平 0 ，表示数据传送的 开始，这就是起始位。
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–
数据位：
真正要传送的数据，可以是5、6、7或8位，数据位 是由低位开始，高位结束；
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第9章 MCS - 51单片机内部串行接口
3. 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。其内容如下：
位序 位符号
D7 SMOD
D6 /
D5 /
D4 /
D3 GF1
D2 GF0
D1 PD
D0 IDL
第9章 MCS - 51单片机内部串行接口
3. 全双向数据传送(双工方式)
• 通信双方用两个独立的收发器单独连接,可以同时 发送和接收数据,因而提高了速度。
第9章 MCS - 51单片机内部串行接口
四、 波特率Baud rate
• 单位时间内传送的信息量。以每秒传送的位为 单位：位/秒，bps (bit per second)
方式0和方式2的波特率是固定的，而方式1和方式3的波特 率是可变的，由T1的溢出率决定。
第9章 MCS - 51单片机内部串行接口
一、串行工作方式0
方式0为同步移位寄存器输入／输出方式，常用于扩展I／O 口。串行数据通过RxD输入或输出，而TxD用于输出移位 时钟，作为外接部件的同步信号，如图为发送电路及时序
第9章 MCS - 51单片机内部串行接口
TTL电平可以由专用集成电路转换成RS232C标准; 如: MC1488 或 75188 TTL RS232C MC1489 或 75189 RS232C TTL
第9章 串行通信接口技术
4．RS-232C的连接 通过PC机的可以连接外围设备，如调制解调器、鼠标等。RS-232C广泛 用于数字终端设备，如计算机与调制解调器之间的接口，以实现通过电话线 路进行远距离通信，如图9-7 所示。尽管RS-232C使用20个信号线，绝大多 数情况下，微型计算机、计算机终端和一些外部设备都配有RS-232C串行接 口。在它们之间进行短距离通信时，无需电话线和调制解调器就可以直接相 连，如图9-8所示。 图9-8(a)是最简单的只用3线实现相连的通信方式。从中可见，为了 交换信息，TXD和RXD应当交叉连接。因为不使用联络信号，所以程序中不必 使RTS和DTR有效，也不应检测CTS和DSR是否有效。 图9-8(b)中RTS和CTS互 接，以满足全双工通信的联络控制要求。异步串行通信若采用图 9-8(a)或 图 9-8(b)所示的3线连接方式，应注意传输的可靠性。因为发送方根本无法 知道接收方什么时候可以接收数据，所以在软件设计时应发送一个字符，等 待接收方确认之后（如回送一个响应字符）再发送下一个字符。
串行通信中，按照同一时刻数据流的方向可分为三种基本传送模式：单 工传送、半双工传送和全双工传送。 1．单工（simplex）方式 单工传送方式仅支持在一个方向上的数据传送。如图9-4（a）所示，由设 备A传送到设备B。即在这种传送模式中，A只作为发送器，B只作为接收器 ，反之不可。 2．半双工（Half-duplex）方式 半双工传送方式支持在设备A和设备B之间交替相互地传送数据。如图94（b）所示，即设备A发送数据到设备B时，B为接收器。接受完后设备B也 可以做发送器发送数据到设备A，A为接收器。由于A、B之间仅一根数据传 送线，它们都有独立的发送器和接收器，所以在同一个时刻只能进行一个方 向的传送。 3．全双工（Full-duplex）方式 全双工传送方式支持数据在两个方向同时相互传送。如图9-4（C）所示 ，即设备A可发送数据到设备B，B也可以发送数据到设备A，它们都有独立 的发送器和接收器，并有两条传送线。
单片机原理及其接口技术--第9章 串行接口及串行通信技术
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结
束
单片机原理及其接口技术
位地址 9FH SCON SM0 9EH SM1 9DH 9CH 9BH SM2 REN TB8 9AH RB8 99H TI 98H RI
见表9-1
接收中断标志
发送中断标志
接收数据第9位 发送数据第9位 接收控制 0：禁止
1：允许 1：多机
多机通信 0：双机
教学目标
通过本章教学，要求达到以下目标：
1. 串行通信的基本概念：了解并行/串行通信的
概念；理解串行通信中的异步/同步通信的基 本概念；理解波特率的概念，学会计算波特率 的方法；4了解串行通信的三种制式及校验方 法。
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单片机原理及其接口技术
2. AT89C51串行口：串行接口结构及其功能；
单片机原理及其接口技术
4. 多机通信原理：理解多机通信的原理、过程
和编制多机通信应用程序的方法。
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单片机原理及其接口技术
9.1 串行通信基础知识
计算机与外界的信息交换称为通信。通信的基
本方式可分为并行通信和串行通信两种。
所谓并行通信是指数据的各位同时在多根数据
线上发送或接收。
单片机原理及其接口技术
异步通信信息帧格式如图9.4所示。
第n-1字符 帧 奇 偶停 起 校止 始 8位数据 验位 位 第n字符帧 奇 偶 停 校 止 验 位 第n+1字符帧 起 始 位 8位数据
8位数据
空闲位
D7 0/1 1
0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 0/1 1
第9章并行通信与串行通信案例
图9.2 典型串行芯片结构图
第9章并行通信与串行通信
（1）数据输入寄存器。在输入过程中，串行数据一位一位地从
传输线进入串行接口的接收移位寄存器，经过串入并出电路 的转换，当接收完一个字符之后，数据就从接收移位寄存器 传送到数据输入缓冲器，等待CPU读取。 （2）数据输出寄存器。当CPU输出数据时，先送到数据输出 缓冲器，然后，数据由输出寄存器传到发送移位寄存器，经 过并入串出电路转换一位一位地通过输出传输线送到外设。
(a)
图9.3 串行通信中的工作方式
第9章并行通信与串行通信
①单工通信方式。在这种方式下，通信双方用一根线连接，一 端作为发送端，另一端作为接收端，只允许数据按照一个固 定的方向传送，如图9.3（a）所示。数据只能从A站点传送 到B站点，而不能由B站点传送到A站点。单工通信类似无线 电广播，电台发送信号，收音机接收信号，收音机永远不能 发送信号。
N
• 其中N表示传送的数据为N进制。
第9章并行通信与串行通信
例如对于每个信号携带4比特（即16进制数
据）的一个模拟信号，如果每秒发送1000个信
号单元，其通信的波特率和比特率分别是多少? • 波特率=信号单元数/秒=1000波特 • 比特率=波特率×
Log16 2
=4000bit/s。
• 在串行通信中，二进制数据流是以数字信号波 形的形式出现的，对这些连续的数字波型的发 送和接收都是在时钟的控制下进行的。
第9章并行通信与串行通信
3. 串行通信中使用的术语
（1）串行通信中的工作方式
• 串行通信中的工作方式分为：单工通信方式、半双工通信 方式和全双工通信方式。
A站点 发 送 器 单工方式
B站点 接 收 器
第9章 串行通信接口技术(黄云峰)
2、同步通信协议
① 同步方式通信的特点 ⑴ 异步方式中并不要求收、发两端对传输数据的每一 位均保持同步，而仅要求在一个字符的起始位后，使 其中的每一位同步。而同步方式通信则要求对传送数 据的每一位都必须在收、发两端严格保持同步，即所 谓“位同步”。因此，同步方式中，收、发两端需用 同一个时钟源作为时钟信号。 ⑵ 同步方式传送的字符没有起始位和停止位，它不是 用起始位表示字符的开始，收发双方的同步方法可分 为外同步法和内同步法。
―0‖位不参加CRC校验。 2、“0‖比特插入和删除技术 01111110作为标志字节出现在帧格式的开始和结束， 若在信息场或其他场中也有这种字符，就无法区别。为 了保证标志字节的唯一性，使之不与其他场中的信息混 淆，采用了“0‖比特插入和删除技术。 发送方在发送标志字符外的所有信息（包括地址场、 控制场和校验场）时，只要遇到连续5个二进制“1‖，就 自动插入一个“0‖。当接收方接收数据时（标志场除外）， 如果连续收到5个二进制“1‖，就自动地将其后的一个“0‖ 删除，以恢复信息的原有形式。 例2：CPU要输出数据7F3A，写出用HDLC帧格式的发送 和接收过程。
图8.8 串行通信的连接方式
信号的调制和解调 串行数据在传输线上的形式和标准 串行数据在传输时通常采用调幅（AM）、调频（FM） 和调相（PM）三种方式传送数字信息。
2.
⑴ 调幅方式 幅度调制是用某种电平或电流来表示逻辑“1‖，称为传号（ mark）；而用另一种电平或电流来表示逻辑“0‖，称为空 号（space）。出现在传输线上的mark/space的 串行
解：发送过程如下： 7F3A = 0111111100111010 0111111100111010 到发送器 01111101100111010 由发送器插入“0‖位后 发送 接收过程如下： 01111101100111010 到接收器 0111111100111010 接收器删除插入的“0‖ 位 后到接收方的CPU 这种“0‖比特插入和删除技术是由接口硬件自动完成 的。 3、HDLC网络拓扑 HDLC通信网络都是由一个主站和一个或多个次站组成的 ，其连接的网络拓扑形式有三种：星形、总线形和