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第7章PIC单片机串行口及串行通信技术.pdf

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第七章--串行口

第七章--串行口

异步通信和同步通信 异步通信(Asynchronous Communication)
在异步通信中，数据通常是以字符(字节)为单位组成字符 帧传送的。字符帧由发送端一帧一帧地发送，通过传输线 由接收设备一帧一帧地接收。发送端和接收端可以有各自 的时钟来控制数据的发送和接收。 一个字符在异步传送中又称为一帧数据，字符帧也叫数据 帧，由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位四部分组成， 如图7-2所示。
例如，波特率为2400b/s的通信系统，若采用图7-2（a） 的字符帧，则字符的实际传送速率为2400／11=218.18帧 /s；若采用图7-2(b)的字符帧，则字符的实际传送速率为 2400/14=171.43帧/s。
串 行 通 信 和 基 础 知 识
串行口的结构
MCS-51串行口结构框图如图7-4所示。 主要由两个物理上独立的串行数据缓冲寄存器SBUF、发送 控制器、接收控制器、输入移位寄存器和输出控制门组成。 两个特殊功能寄存器SCON和PCON用来控制串行口的工作方 式和波特率。 发送缓冲寄存器SBUF只能写，不能读；接收缓冲寄存器 SBUF只能读，不能写。两个缓冲寄存器共用一个地址99H， 可以用读／写指令区分。
7.1串行通信的基础知识
7.2 MCS-51的串行I/O口及控制寄存器
7.3 串行口的工作方式 7.4 波特率的设计 7.5 MCS-51串行口的应用 7.6 MCS-51串行口的多机通信
本章首先介绍串行通信的基本概念，然后重 点讨论MCS-51系列单片机串行口的特点和用法， 要求掌握串行口的概念、 MCS-51串行口的结构、 原理及应用。
在进行通讯时，外界数据是通过引脚RxD(P3.0，串行数据 接收端)和引脚TxD(P3.1，串行数据发送端)与外界进行串 行通信。 输入数据先进入输入移位寄存器，再送入接收SBUF。在此 采用了双缓冲结构。

第7章AT89C51单片机的串行口

第7章AT89C51单片机的串行口

RETI
；中断返回
2．方式2接收
SM0、SM1=10，且REN=1。数据由RXD端输入，接收11位信息。当 位检测到RXD从1到0的负跳变，并判断起始位有效后，开始收 一帧信息。在接收器完第9位数据后，需满足两个条件，才能 将接收到的数据送入SBUF。
（1）RI=0，意味着接收缓冲器为空。 （2）SM2=0或接收到的第9位数据位RB8=1时。 当上述两个条件满足时，接收到的数据送入SBUF（接收缓冲
正脉冲，串行口即把SBUF中的8位数据以fosc/12的固定波特 率从RXD引脚串行输出，低位在先,TXD引脚输出同步移位脉冲， 发送完8位数据置“1”中断标志位TI。时序如图7-5所示。 2．方式0接收 REN=1，接收数据，REN=0，禁止接收。
图7-5
REN=1，允许接收。向串口的SCON写入控制字（置为方式0，并 置“1”REN位，同时RI=0）时，产生一个正脉冲，串行口即 开始接收数据。RXD为数据输入端，TXD为移位脉冲信号输出 端，
图7-3 （1）SMOD—波特率选择位
例如：方式1的波特率的计算公式为：
方式1波特率=（2SMOD/32）×定时器T1的溢出率
也称SMOD位为波特率倍增位。
（2）GF1、GF0—通用标志位 这两个标志位可供用户使用，可用软件置1或清0。两个标志位
用户应充分利用。 （3）PD—掉电方式位 若PD=1，单片机进入掉电工作方式。
图7-9 时采样）进行表决以确认是否是真正的起始位（负跳变）的开始。 当一帧数据接收完，须同时满足两个条件，接收才真正有效。 ⑴ RI=0，即上一帧数据接收完成时，RI=1发出的中断请求已被
响应，SBUF中的数据已被取走，说明“接收SBUF”已空。 ⑵ SM2=0或收到的停止位=1（方式1时，停止位已进入RB8），

串行通信7章改

串行通信7章改

;查询结束，清RI
MOV A ,SBUF
;读数据到累加器
ACALL LOGSIM
;进行逻辑模拟
SJMP START
;准备下一次模拟
2.串行口方式1的应用
例3：在8051片内RAM30~4FH单元中有32个字节的数
据，若采用方式1进行串行通信，波特率为1200bit/s，
fosc=6MHz(SMOD=0)，用查询和中断两种方式编写发
HERE:JNB TI,HERE CLR TI INC R0 DJNZ R7,LOOP SJMP $ END
查询方式
接收：
MAIN:
HERE:
ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030H MOV TMOD,#20H MOV TL1,#0F3H MOV TH1,#0F3H SETB TR1 MOV SCON,#50H MOV PCON,#00H MOV R0,#30H MOV R7,#20H JNB RI,HERE CLR RI
MAIN: MOV SP,#60H
HERE: AJMP HERE
MOV TMOD,#20H SER: CLR TI
MOV TH1,#0F3H
INC R0
MOV TL1,#0F3H
MOV A,@R0
SETB TR1
MOV SBUF,A
MOV SCON,#40H
DJNZ R7,HE
MOV R0,#30H
HERE: AJMP HERE
MOV TMOD,#20H SER: CLR RI
MOV TH1,#0F3H
MOV A,SBUF
同步通信数据格式
异步通信数据格式
四、通信数据的差错检测
（1）奇偶校验 在数据位后附加一个奇偶校验位，该位可为“0”

单片机 串口通信原理

单片机 串口通信原理

单片机串口通信原理
单片机串口通信是指通过串行口进行数据的传输和接收。

串口通信原理是利用串行通信协议，将数据按照一定的格式进行传输和接收。

在单片机中，串口通信一般是通过UART（通用异步收发传输器）模块来实现的。

UART模块包括发送和接收两部分。

发送部分将数据从高位到低位逐位发送，接收部分则是将接收到的数据重新组装成完整的数据。

串口通信的原理是利用串行通信协议将发送的数据进行分帧传输。

在传输的过程中，数据被分成一个个的数据帧，每帧包括起始位、数据位、校验位和停止位。

起始位和停止位用于标识数据的开始和结束，数据位则是用来存放需要传输的数据。

校验位用于校验数据的正确性。

在发送端，单片机将需要发送的数据按照一定的格式组装成数据帧，然后通过UART发送出去。

在接收端，UART接收到的数据也是按照数据帧的格式进行解析，然后重新组装成完整的数据。

通过这样的方式，发送端和接收端可以进行数据的传输和接收。

串口通信具有简单、可靠性高、适应性强等优点，广泛应用于各种领域，如物联网、嵌入式系统等。

掌握串口通信原理对于单片机的应用开发具有重要意义。

《单片机原理及应用教程》第7章：单片机的串行通信及接口

《单片机原理及应用教程》第7章：单片机的串行通信及接口
8051单片机通过引脚RXD和TXD进行串行通信。其串行口结构包括控制寄存器SCON和PCON，分别用于配置工作方式和波特率。串行通信可选工作方式有四种：方式0为同步移位方式，方式1、方式2和方式3为异步收发方式，不同方式下帧格式和时序有所不同。波特率是数据传送速率，可通过设置定时器T1和SMOD位来调整。在方式0下，波特率固定为fosc/12；方3的波特率则通过T1溢出率和SMOD位共同决定。此外，文档还提供了波特率设计的实例和初始化程序，帮助读者更好地理解和应用8051单片机的串行通信功能。

第7章 串行通信

第7章 串行通信

第7章 串行通信 7.3.1方式0
当SM0＝0、SM1＝0时，串行方式选择方式0。这种工作方式实质上 是一种同步移位寄存器方式。其数据传输波特率固定为（1/12）fOSC。数 据由RXD（P3.0）引脚输入或输出，同步移位时钟由TXD（P3.1）引脚输 出。接收/发送的是8位数据，传输时低位在前。帧格式如下：
D7 SD7 D6 SD6 D5 SD5 D4 SD4 D3 SD3 D2 SD2 D1 SD1 D0 SD0
写SBUF（MOV SBUF，A），访问发送数据寄存器； 读SBUF（MOV A，SBUF），访问接收数据寄存器。
第7章 串行通信
7.3 AT89S51单片机的串行口工作方式
AT89S51单片机的串行口工作方式由控制寄存器中的SM0、SM1决 定，具体如表7-1所示： 表7-1 串行口工作方式选择位SM0、SM1 SM0 0 0 1 1 SM1 0 1 0 1 工作方式 方式0 方式1 方式2 方式3 特 点 8位移位寄存器 10位UART 11位UART 11位UART 波 fOSC/12 可变 fOSC/64或fOSC/32 可变 特 率
SM2
9CH
REN
9BH
TB8
9AH
RB8
99H
TI
98H
RI
其中，各位的含义如下： SM0，SM1—串行口工作方式选择位。其功能见表格7-1。 SM2—允许方式2、3中的多处理机通信位。 方式0时，SM2=0。 方式1时，SM2=1，只有接收到有效的停止位，RI才置1。 方式2和方式3时，若SM2=1，如果接收到的第九位数据（RB8）为0， RI置0；如果接收到的第九位数据（RB8）为1，RI置1。这种功能可用于 多处理机通信中。
每当接收移位寄存器左移一位，原写入的“1111 1110”也左移一位。当最 右边的0移到最左边时，标志着接收控制器要进行最后一次移位。在最后一 次移位即将结束时，接收移位寄存器的内容送入接收缓冲器SBUF，然后在 启动接收的第10个机器周期时，清除接收信号，置位RI。

《单片机原理及接口技术》第7章习题及答案

《单片机原理及接口技术》（第2版）人民邮电出版社第7章 AT89S51单片机的串行口思考题及习题71．帧格式为1个起始位，8个数据位和1个停止位的异步串行通信方式是方式。

答：方式1。

2．在串行通信中，收发双方对波特率的设定应该是的。

答：相等的。

3．下列选项中，是正确的。

A．串行口通信的第9数据位的功能可由用户定义。

对B．发送数据的第9数据位的内容是在SCON寄存器的TB8位中预先准备好的。

对C．串行通信帧发送时，指令把TB8位的状态送入发送SBUF中。

错D．串行通信接收到的第9位数据送SCON寄存器的RB8中保存。

对E．串行口方式1的波特率是可变的，通过定时器/计数器T1的溢出率设定。

对4．通过串行口发送或接收数据时，在程序中应使用。

A．MOVC指令B．MOVX指令 C．MOV指令 D．XCHD指令答：C5．串行口工作方式1的波特率是。

A．固定的，为f osc/32 B．固定的，为f osc/16C．可变的，通过定时器/计数器T1的溢出率设定D．固定的，为f osc/64答：C6．在异步串行通信中，接收方是如何知道发送方开始发送数据的？答：当接收方检测到RXD端从1到0的跳变时就启动检测器，接收的值是3次连续采样，取其中2次相同的值，以确认是否是真正的起始位的开始，这样能较好地消除干扰引起的影响，以保证可靠无误的开始接受数据。

7．AT89S51单片机的串行口有几种工作方式？有几种帧格式？各种工作方式的波特率如何确定？答：串行口有4种工作方式：方式0、方式1、方式2、方式3；有3种帧格式，方式2和3具有相同的帧格式；方式0的发送和接收都以fosc/12为固定波特率，方式1的波特率=2SMOD /32×定时器T1的溢出率方式2的波特率=2SMOD /64×fosc方式3的波特率=2SMOD /32×定时器T1的溢出率8．假定串行口串行发送的字符格式为1个起始位、8个数据位、1个奇校验位、1个停止位，请画出传送字符“B ”的帧格式。

第7章串行口

串行口在中断方式工作时，要进行中断设置（编程 IE、IP寄存器）。
一、 89C51串行口 1、结 构
图7-7 串行口内部结构示意简图
☞ 2、串行口控制字及控制寄存器
串行口控制寄存器SCON（98H）
• ①SM0和SM1（SCON.7，SCON.6）——串行
口工作方式选择位。两个选择位对应4种通信方式，
如表7-1所示。其中，fosc是振荡频率。
3、串行通信工作方式
2 SMOD f osc 16 / 2 初值 串行方式1、方式3波特率≌ 32 12


4、波特率设计
• 定时器T1用作波特率发生器时，通常选用定时器模 式2（自动重装初值定时器）比较实用。每过“28-X” 个机器周期，定时器T1就会产生一次溢出。
• T1溢出速率为 T1溢出速率≌(fosc/12)/(28-X)
移位时钟来源不同，因此，各种方式的波特率计算公式也
不同。
4、波特率设计
• （1）方式0的波特率 由图7-14可见，方式0时，发送或接收一位数据的移位 时钟脉冲由S6（即第6个状态周期，第12个节拍）给出， 即每个机器周期产生一个移位时钟，发送或接收一位数据。
因此，波特率固定为振荡频率的1/12，并不受PCON寄存
TxD输出移位时钟，频率=fosc1/12；
每接收 8位数据RI就自动置1；
需要用软件清零 RI。
☞经常配合“串入并出”“并入串出”移位 寄存器一起使用扩展接口
☞方式0工作时，多用查询方式编程： 发送：MOV SBUF，A 接收：JNB RI，$ JNB TI，$ CLR RI CLR TI MOV A, SBUF ☞复位时,SCON 已经被清零,缺省值: 方式0。 ☞接收前,务必先置位 REN=1 允许接收数据。

binbin详解第7章-串行输入输出接口电路

验位可以是“ 或 验位可以是“0”或“1”，使所发送的每个字符中（包括校验位）“1”的个数为 ，使所发送的每个字符中（包括校验位） 的个数为 奇数（称为奇校验）或偶数（称为偶校验）。 奇数（称为奇校验）或偶数（称为偶校验） 奇校验 偶校验 奇偶校验法是对一个字符校验一次，通常只用于异步通信中。 奇偶校验法是对一个字符校验一次，通常只用于异步通信中。奇偶校验 位的产生和检验，可用软件或硬件的方法实现。 位的产生和检验，可用软件或硬件的方法实现。
5. 信号的调制和解调
利用电话信道（频带宽度通常为 利用电话信道（频带宽度通常为300～3400Hz）进行远距离传输，为完 ～ ）进行远距离传输， 成传输数字信号，通常把数字信号的“ 或 成传输数字信号，通常把数字信号的“0”或“1”转换成较高的不同频率的模拟 转换成较高的不同频率的模拟 信号，而在接收端再将该模拟信号转换成数字信号。前一种转换称为调制， 调制 信号，而在接收端再将该模拟信号转换成数字信号。前一种转换称为调制，后 一种转换称为解调。完成调制、解调功能的设备叫做调制解调器（Modem） 一种转换称为解调。完成调制、解调功能的设备叫做调制解调器（Modem）。 解调 调制解调器
波特率与字符的传送速率不同： 波特率与字符的传送速率不同：
波特率是每秒钟传送的二进制位数，传送率是每秒钟传送的字符个数， 波特率是每秒钟传送的二进制位数，传送率是每秒钟传送的字符个数，二 者之间存在如下关系： 者之间存在如下关系：
波特率=位 字符 字符/秒 位 秒 字符× 波特率 位/字符×字符 秒=位/秒
串行通信按通信的格式分为：异步通信和同步通信。 串行通信按通信的格式分为：异步通信和同步通信。
通信协议：通信的双方约定，何时开始发送， 通信协议：通信的双方约定，何时开始发送，何时发送完毕以及双方的 联络方式、正确与否等。 联络方式、正确与否等。

第7章串口通信


收）。特点：传输线少，长距离传送时成本低，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。
第7章串口通信
7.1.1 串行通信的基本概念
一、异步通信与同步通信
1、异步通信 异步通信是指通信的发送与接收设备使用各自的时钟
控制数据的发送和接收过程。 以帧作为传送单位，每一 帧由起始位、数据位、校验位和停止位组成，结构如图。
第7章串口通信
三、方式2和方式3
方式2或方式3时为11位数据的异步通信口。TXD为数据发
送引脚，RXD为数据接收引脚 。
方式2和方式3时起始位1位，数据9位（含1位附加的第9位， 发送时为SCON中的TB8，接收时为RB8），停止位1位，一 帧数据为11位。方式2的波特率固定为晶振频率的1/64或1/32， 方式3的波特率由定时器T1的溢出率决定。
第7章串口通信
二、方式1 ：8位异步通信接口
方式1是10位数据的异步通信口。TXD为数据发送引脚， RXD为数据接收引脚，传送一帧数据的格式如图所示。其中1 位起始位，8位数据位（低位在前），1位停止位。
1、方式1输出
第7章串口通信
2、方式1输入
第7章串口通信
（1）发送： CPU向发送缓冲器SBUF写入一个数据后，便启动串行 口在TXD端输出帧信息，先发送起始位“0”，接着从低位开始 依次输出8位数据，最后输出停止位。发送完一帧信息后，发 送中断标志TI置“1”，向CPU请求中断。
•（1）发送：当CPU向发送缓冲器SBUF写入一个数据后，便立即启动发送器发送。先发
送起始位“0”，接着从低位开始依次输出8位数据，再发送SCON中的TB8，最后输出停止 位。发送完一帧信息后，发送中断标志TI置“1”，向CPU请求中断。
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第7章PIC18FXX2串行口及串行通信技术
•教学目标
串行通信基本知识
串行口及应用
PIC18FXX2与PC机间通信软件的设计
本章知识点概要
• 1.什么是串行通信，串行通信有什么优点？
• 2.串行通信协议
• 3.什么是波特率？
• 4.PIC18FXX2中的串行口工作方式及应用
• 5.PIC18FXX2点对点通信
•针对PIC18FXX2串行口而言，概括为以下问题：
1、波特率设计，初始化SPBRG
2、设定通信协议（工作方式选择，SYNC）
3、如何启动PIC18FXX2接收、发送数据？
4、如何检查数据是否接收或发送完毕？
7.1 7.1 串行通信基本知识串行通信基本知识
•在实际工作中，计算机的CPU 与外部设备之间常常要进行信息交换，一台计算机与其他计算机之间也要交换信息，所有这些信息交换均可称为通信。

•通信方式有两种，即并行通信和串行通信。

•采用哪种通信方式?----通常根据信息传送的距离决定例如，PC 机与外部设备（如打印机等）通信时，如果距离小于30 m ，可采用并行通信方式；当距离大于30 m 时，则要采用串行通信方式。

PIC18FXX2单片机具有并行和串行二种基本通信方式。

并行通信
•并行通信是指数据的各
位同时进行传送（发送
或接收）的通信方式。

•优点：传送速度快；
•缺点：数据有多少位，
就需要多少根传送线。

•例如，右图PIC18FXX2
单片机与外部设备之间
的数据传送就属于并行
通信。

串行通信
•串行通信是指数据一位(bit)一位按顺序传送的通信方式。

•优点：只需一对传输线（利用电话线就可作为传输线），大大降低了传送成本，特别适用于远距离通信；
•缺点：传送速度较低。

假设并行传送N位数据所需时间为T，那么串行传送的时间至少为N*T，实际上总是大于N*T。

接收设备发送设备
D2
D1
D0
D3
D7
D6
D5
D4
串行通信的传输方式
•串行通信的传输方式通常有三种：
单向（或单工）方式，只允许数据向一个方向传送；
半双向（或半双工）方式，允许数据向两个方向中的任一方向传送，但每次只能有一个站点发送；
全双向（或全双工）方式，允许同时双向传送数据，因此，全双工配置是一对单向配置，它要求两端的通信设备都具有完整和独立的发送和接受能力。