返回主页 单片机教程XL2000开发板 单片机学习 自制编程器 单片机资料 软件下载 电子技术产品介绍如何购买 进入论坛

单片机教程第1课  教学资料单片机教程第18课  算术指令
单片机教程第2课  好书推荐单片机教程第19课  逻辑指令
单片机教程第3课  单片机不易掌握的概念单片机教程第20课  逻辑指令
单片机教程第4课  实战一:流水灯单片机教程第21课  转移指令
单片机教程第5课  实战二:唱歌单片机教程第22课  位操作
单片机教程第6课  测试一单片机教程第23课  计数定时器
单片机教程第7课  新教程前言单片机教程第24课  计数定时器
单片机教程第8课  总体规划单片机教程第25课  中断系统
单片机教程第9课  概述单片机教程第26课  中断练习
单片机教程第10课  单片机结构单片机教程第27课  定时计数实验2
单片机教程第11课  基本概念单片机教程第28课  串行口
单片机教程第12课  延时程序分析单片机教程第29课  串口实例
单片机教程第13课  延时程序分析单片机教程第30课  数码管编程
单片机教程第14课  并口结构单片机教程第31课  动态数码管编程
单片机教程第15课  结构分析单片机教程第32课  键盘接口编程
单片机教程第16课  寻址方式单片机教程第33课  键盘扫描编程
单片机教程第17课  上机练习 单片机教程第34课  指令介绍        平凡的单片机教程

串行接口

1.       概述

1.       串行接口的一般概念

单片机与外界进行信息交换称之为通讯。

8051单片机的通讯方式有两种:

并行通讯:数据的各位同时发送或接收。

串行通讯:数据一位一位顺序发送或接收。参看下图:

串行通讯的方式:

1.       异步通讯:它用一个起始位表示字符的开始,用停止位表示字符的结束。其每帧的格式如下:

在一帧格式中,先是一个起始位0,然后是8个数据位,规定低位在前,高位在后,接下来是奇偶校验位(可以省略),最后是停止位1。用这种格式表示字符,则字符可以一个接一个地传送。

在异步通讯中,CPU与外设之间必须有两项规定,即字符格式和波特率。字符格式的规定是双方能够在对同一种01的串理解成同一种意义。原则上字符格式可以由通讯的双方自由制定,但从通用、方便的角度出发,一般还是使用一些标准为好,如采用ASCII标准。

波特率即数据传送的速率,其定义是每秒钟传送的二进制数的位数。例如,数据传送的速率是120字符/s,而每个字符如上述规定包含10数位,则传送波特率为1200波特。

2.       同步通讯:在同步通讯中,每个字符要用起始位和停止位作为字符开始和结束的标志,占用了时间;所以在数据块传递时,为了提高速度,常去掉这些标志,采用同步传送。由于数据块传递开始要用同步字符来指示,同时要求由时钟来实现发送端与接收端之间的同步,故硬件较复杂。

3.       通讯方向:在串行通讯中,把通讯接口只能发送或接收的单向传送方法叫单工传送;而把数据在甲乙两机之间的双向传递,称之为双工传送。在双工传送方式中又分为半双工传送和全双工传送。半双工传送是两机之间不能同时进行发送和接收,任一时该,只能发或者只能收信息。

28051单片机的串行接口结构

8051串行接口是一个可编程的全双工串行通讯接口。它可用作异步通讯方式(UART),与串行传送信息的外部设备相连接,或用于通过标准异步通讯协议进行全双工的8051多机系统也可以通过同步方式,使用TTLCMOS移位寄存器来扩充I/O口。

8051单片机通过引脚RXDP3.0,串行数据接收端)和引脚TXDP3.1,串行数据发送端)与外界通讯。SBUF是串行口缓冲寄存器,包括发送寄存器和接收寄存器。它们有相同名字和地址空间,但不会出现冲突,因为它们两个一个只能被CPU读出数据,一个只能被CPU写入数据。

1.       串行口的控制与状态寄存器

1.       串行口控制寄存器SCON

它用于定义串行口的工作方式及实施接收和发送控制。字节地址为98H,其各位定义如下表:

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

SM0

SM1

SM2

REN

TB8

RB8

TI

RI

SM0SM1:串行口工作方式选择位,其定义如下:

SM0SM1

工作方式

功能描述

波特率

0 0

方式0

8位移位寄存器

Fosc/12

0 1

方式1

10UART

可变

1 0

方式2

11UART

Fosc/64fosc/32

1 1

方式3

11UART

可变

其中fosc为晶振频率

SM2:多机通讯控制位。在方式0时,SM2一定要等于0。在方式1中,当(SM2=1则只有接收到有效停止位时,RI才置1。在方式2或方式3当(SM2=1且接收到的第九位数据RB8=0时,RI才置1

REN:接收允许控制位。由软件置位以允许接收,又由软件清0来禁止接收。

TB8: 是要发送数据的第9位。在方式2或方式3中,要发送的第9位数据,根据需要由软件置1或清0。例如,可约定作为奇偶校验位,或在多机通讯中作为区别地址帧或数据帧的标志位。

RB8:接收到的数据的第9位。在方式0中不使用RB8。在方式1中,若(SM2=0RB8为接收到的停止位。在方式2或方式3中,RB8为接收到的第9位数据。

TI:发送中断标志。在方式0中,第8位发送结束时,由硬件置位。在其它方式的发送停止位前,由硬件置位。TI置位既表示一帧信息发送结束,同时也是申请中断,可根据需要,用软件查询的方法获得数据已发送完毕的信息,或用中断的方式来发送下一个数据。TI必须用软件清0

RI:接收中断标志位。在方式0,当接收完第8位数据后,由硬件置位。在其它方式中,在接收到停止位的中间时刻由硬件置位(例外情况见于SM2的说明)。RI置位表示一帧数据接收完毕,可用查询的方法获知或者用中断的方法获知。RI也必须用软件清0

2.       特殊功能寄存器PCON

PCON是为了在CHMOS80C51单片机上实现电源控制而附加的。其中最高位是SMOD

1.       串行口的工作方式

8051单片机的全双工串行口可编程为4种工作方式,现分述如下:

1.       方式0为移位寄存器输入/输出方式。可外接移位寄存器以扩展I/O口,也可以外接同步输入/输出设备。8位串行数据者是从RXD输入或输出,TXD用来输出同步脉冲。

1.       输出串行数据从RXD引脚输出,TXD引脚输出移位脉冲。CPU将数据写入发送寄存器时,立即启动发送,将8位数据以fos/12的固定波特率从RXD输出,低位在前,高位在后。发送完一帧数据后,发送中断标志TI由硬件置位。

2.       输入当串行口以方式0接收时,先置位允许接收控制位REN。此时,RXD为串行数据输入端,TXD仍为同步脉冲移位输出端。当(RI=0和(REN=1同时满足时,开始接收。当接收到第8位数据时,将数据移入接收寄存器,并由硬件置位RI

下面两图分别是方式0扩展输出和输入的接线图。

1.       方式1为波特率可变的10位异步通讯接口方式。发送或接收一帧信息,包括1个起始位08个数据位和1个停止位1

1.       输出CPU执行一条指令将数据写入发送缓冲SBUF时,就启动发送。串行数据从TXD引脚输出,发送完一帧数据后,就由硬件置位TI

2.       输入在(REN=1时,串行口采样RXD引脚,当采样到10的跳变时,确认是开始位0,就开始接收一帧数据。只有当(RI=0且停止位为1或者(SM2=0时,停止位才进入RB88位数据才能进入接收寄存器,并由硬件置位中断标志RI;否则信息丢失。所以在方式1接收时,应先用软件清零RISM2标志。

1.       方式2

方式月为固定波特率的11UART方式。它比方式1增加了一位可程控为10的第9位数据。

1.       输出: 发送的串行数据由TXD端输出一帧信息为11位,附加的第9位来自SCON寄存器的TB8位,用软件置位或复位。它可作为多机通讯中地址/数据信息的标志位,也可以作为数据的奇偶校验位。当CPU执行一条数据写入SUBF的指令时,就启动发送器发送。发送一帧信息后,置位中断标志TI

2.       输入: 在(REN=1时,串行口采样RXD引脚,当采样到10的跳变时,确认是开始位0,就开始接收一帧数据。在接收到附加的第9位数据后,当(RI=0或者(SM2=0时,第9位数据才进入RB88位数据才能进入接收寄存器,并由硬件置位中断标志RI;否则信息丢失。且不置位RI。再过一位时间后,不管上述条件时否满足,接收电路即行复位,并重新检测RXD上从10的跳变。

1.       工作方式3

方式3为波特率可变的11UART方式。除波特率外,其余与方式2相同。

1.       波特率选择

如前所述,在串行通讯中,收发双方的数据传送率(波特率)要有一定的约定。在8051串行口的四种工作方式中,方式02的波特率是固定的,而方式13的波特率是可变的,由定时器T1的溢出率控制。

1.       方式0

方式0的波特率固定为主振频率的1/12

2.       方式2

方式2的波特率由PCON中的选择位SMOD来决定,可由下式表示:

波特率=2SMOD次方除以64再乘一个fosc,也就是当SMOD=1时,波特率为1/32fosc,当SMOD=0时,波特率为1/64fosc

3.方式1和方式3

定时器T1作为波特率发生器,其公式如下:

波特率=定时器T1溢出率

T1溢出率= T1计数率/产生溢出所需的周期数

式中T1计数率取决于它工作在定时器状态还是计数器状态。当工作于定时器状态时,T1计数率为fosc/12;当工作于计数器状态时,T1计数率为外部输入频率,此频率应小于fosc/24。产生溢出所需周期与定时器T1的工作方式、T1的预置值有关。

定时器T1工作于方式0:溢出所需周期数=8192-x

定时器T1工作于方式1:溢出所需周期数=65536-x

定时器T1工作于方式2:溢出所需周期数=256-x

因为方式2为自动重装入初值的8位定时器/计数器模式,所以用它来做波特率发生器最恰当。

当时钟频率选用11.0592MHZ时,取易获得标准的波特率,所以很多单片机系统选用这个看起来的晶振就是这个道理。

下表列出了定时器T1工作于方式2常用波特率及初值。

常用波特率

Fosc(MHZ)

SMOD

TH1初值

19200

11.0592

1

FDH

9600

11.0592

0

FDH

4800

11.0592

0

FAH

2400

11.0592

0

F4h

1200

11.0592

0

E8h