2022年单片机原理及应用MCS单片机串行通信.ppt

第8章MCS-51单片机串行通信8.1串行通信基础串行通信的特点是：数据传送按位顺序进行，传输线少（最少只需1根即可完成传输），成本低，速度慢，且可以利用电话网等现成的设备；但数据的传送控制比并行通信复杂，易远距离传送。计算机与外界的数据传送大多数是串行的，其传送的距离可以从几米到几千公里。并行通信是将数据字节的各位用多条数据线同时进行传送（也称为并行数据传送），如图8-2所示。并行通信的特点是：各数据位同时传送，传送速度快，效率高，控制简单，由于传输线较多（并行数据传送有多少数据位就要多少根数据线），远距离传送成本高。8.1.1串行通信的基本原理异步通信是以字符（帧）为单位进行传输，即一个字符一个字符地传送。如图7-4所示是一个字符的异步串行通信格式。①位时间—格式中位的时间宽度。②帧（frame）—从起始位开始到停止位结束的全部内容称为一帧是一个字符的完整通信格式，因此也就把串行通信的字符格式称为帧格式。异步通信的每帧数据由4部分组成：①起始位：发送器是通过发送起始位而开始一个字符的传送，占1位。②数据位：起始位之后就传送数据位，在数据位中，低位在前（左），高位在后（右）。由于字符编码方式的不同，数据位占5～8位。③奇偶校验位：用于对字符传送作正确性检查，因此奇偶校验位是可选择的，共有3种可能，即奇校验、偶校验和无校验，由用户根据需要选定，占0或1位。④停止位：停正位在最后，用以标志一个字符传送的结束，占1位、1.5位或2位，在应用中根据需要确定。（2）异步串行通信的信号形式①近程通信近程通信又称为本地通信。近程通信采用数字信号直接传送形式，就是在传送过程中不改变原数据代码的波形和频率。这种数据传送方式称为基带传送方式。如图8-5所示就是两台计算机近程串行通信的连接和代码波形图。可以看出，计算机内部的数据信号是TTL电平标准，而通信线上的数据信号却RS—232C电平标准。然而，尽管电平标推（电平高低）不同，但数据信号的波形和频率并没有改变。近程串行通信只需用传输线把两端的接口电路直接连起来即可实现，方便又经济。②远程通信调制器和解调器是进行数据通信所需的设备，因此把它叫做数据通信设备（DCE）。计算机是终端设备（DTE）。电话线本来是用于传送声音（模拟信号）的，人讲话的声音频率范围大约在300～3400Hz之间。因此使用电话线进行串行数据传送，其调频信号的频率也应在此范围之内。8.1.2串行通信的数据通信形式8.1.3串行通信的传送速率8.1.4串行通信的错误校验3．循环冗余校验这种校验是通过某种数学运算实现有效信息与校验位之间的循环校验，常用于对磁盘信息的传输、存储区的完整性校验等。这种校验方法纠错能力强，广泛应用于同步通信中。8.1.5串行通信的接口标准数据转换由串行接口电路实现，这种电路也称为通用异步接收发送器（UART）。它应包括发送器电路、接收器电路和控制电路等。其主要功能是：1．数据的串行化和数据的并行化2．错误校验8.2.1MCS-51单片机串行接口的结构接收、发送缓冲器SBUF在物理上是独立的，因此可以进行全双工通信。虽然它们使用同一地址99H，但发送缓冲器只能写入，不能读出，而接收缓冲器只能读出，不能写入。在接收时，串行数据通过引脚RXD（P3.0）进入。经移位寄存器进入接收缓冲器SBUF，再由SBUF把数据输出到片内数据总线上，构成了串行接收的双缓冲结构，以免在数据接收过程中出现下一帧数据到来时，前一帧数据还没有读走而丢失，即帧重叠错误。在发送时，CPU通过片内总线向发送缓冲器SBUF写入数据，串行数据再通过引脚TXD（P3.1）送出。与接收数据的情况不同，发送数据时，由于CPU是主动的，不会发生帧重叠错误，因此发送电路就不需双重缓冲结构，这样可以提高数据发送速度。8.2.2串行接口的控制寄存器1．串行控制寄存器SCONSCON是一个可位寻址的专用寄存器，用于串行数据通信的控制。单元地址为98H，位地址为9FH～98H。其各位的分配及位地址如下：（2）SM2：多机通信控制位（3）REN：允许接收位（4）TB8—发送数据位（5）RB8—接收数据位（6）TI一发送中断标志（7）RI一接收中断标志2．电源控制寄存器PCONPCON中只有最高位SMOD与串行接口工作有关，SMOD是串行口波特率的倍增位。在串行接口方式1、方式2或方式3下，波特率与SMOD有关，当SMOD＝1时，串行口波特率提高一倍。系统复位时，SMOD＝0。3．中断允许寄存器IE8.2.3串行接口的工作方式②方式0输入〔接收）把能实现“并入串出”功能的移位寄存器（例如CD4014或74LSl65、74HCl65等）与串行口配合使用，就可以把串行口变为并行输入口使用，如图8-19所示。2．串行工作方式1方式1是10位为一帧的异步通信方式。TXD为