单片机串行口扩展设计111.doc

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论文题目：单片机串行口扩展设计

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二0一二年12月

单片机串行口扩展设计
摘要:在以单片机为核心的系统当中,串行通讯是经常用到的通讯方式,MCS-51系列单片机的串行通信口只有一个,若实现与多个外围设备串行的连接,必须对其串行口进行扩展。本设计使用串行口扩展芯片GM8125将AT89C52的串行口扩展成5个子串行口,并在单通道和多通道模式下实现了它们之间的通讯[1]。

关键词:单片机;串行口;扩展;GM8125
Singlechipserialportexpansiondesign
Abstract:Inasystemwhichtakessingle-chipcomputerasthecroe,theserialcommunicationisacommon-usedman-ner.MCS-51seriessingle-chipcomputershaveonlyoneserialport.Inordertorealizetheconnectionwithmanype-ripheralequipments,wemustexpandthesigle-chipcomputer'sserialport.Byusingserialport'sexpansionchipGM8125,thedesignexpandssingle-chipcomputerAT89C52'sserialportintofivesubserialportsandachievestheircommunicationintheformofsinglepassageandmultipassage

Keywords:Single-chipcomputer;Serialport;Expansion;GM8125

引言：随着单片机技术的发展,主从式多机控制系统得到了越来越多的应用。以单片机为心的系统当中,串行通讯是经常用到的通讯方式,MCS-51系列单片机的串行通信口较少,若实现与多个外围设备串行的连接,必须对其串行口进行扩展。目前常用到的CPU与外界信息交换的方式有两种,一种是并行通信,其数据的多位信息可同时传送,这种方式通信速度快、效率高,缺点是多位数据同时传送需要多根数据线,只适用于近距离通信;另一种是串行通信,其数据一位接一位顺序传送,这种方式用一根数据线就可以传送多位信息,用于远距离通信,可大大节省硬件投资[2]。

1软件串行口的工作原理

1.1串口通信简介
串行通信有异步和同步2种基本方式,通常都采用异步的通信方式[3]。在异步传送中每个字符要用起始位和停止位作为字符起始和结束的标志,它是以字符为单位一个个地发送和接收,其字符格式如图1所示。数据发送和接收均将起始位和停止位作为开始和结束的标志。在异步通信中,起始位占用1位(低电平),用来表示字符开始;其后为7位或8位的数据编码,用来表示字符开始;第8位通常作为奇偶校验位,共有3种可能,即奇校验、偶校验和无校验,可根据需要选定;最后为停止位(高电平),用来表示字符传送结束。上述字符格式通常作为1个串行帧,若无奇偶校验位,即为常见的N.8.1格式。在做模拟串口时,有一个很重要的概念就是波特率。波特率是指在串行通信中,在基本波传输的情况下,每秒传送的二进制脉冲数。那么每传送1位的时间为1/波特率,例如本例中波特率设为9600bit/s,则传送每个字符中的1位需要的时间为1/9600=0.104ms。显然,如果用定时器方式来实现9600波特率,就相当于用定时器每1/9600s溢出次发送或者接收位数据

1.2软件串行口接收和发送的工作原理
单片机复位后,执行初始化程序时,定义某引脚为位控方式,假设为PC口,其中PC1定义为输入,PC0定义为输出,并使其输出为“1”;定义INT0为边沿触发方式,允许中断且定义成高优先级。然后打开中断,单片机随时可进入软件串行通信的正常工作状态。单片机不进行通信时,接收、发送端均为“1”(停止位)。一旦需要与上位机或下位机通信,例如需把刚才获得的1组数据按事先约定的波特率、参数顺序、数据结构、用于校验的累加和,1个字节、1个字节地传送给上位机或下位机时,就要先计算出这组要发送的数据长度(用1个字节表示,还是用2个字节表示,视各应用系统的需要确定),再计算出它们的累加和。发送时按“发送长度字(节)”,“排好序的数据(组)”、“累加和”的顺序,以约定的波特率(假定为9600bit/s)按图2的帧格式通过PC0引脚发送。发送和接收1个字的过程[4]如下:

发送数据时首先发送起始位(“0”电平),作为通信开始的标志,然后持续1个位的时间后,再发送数据位的第1个位,是高电平,置发送引脚为1,低电平则置发送引脚为0。