单片机串行接口 (2)PPT课件

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《单片机串行接口》课件

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CONTENTS
• 单片机串行接口概述 • 单片机串行接口的硬件结构 • 单片机串行接口的编程实现 • 单片机串行接口的调试与测试 • 单片机串行接口的应用实例
01
CHAPTER
单片机串行接口概述
定义与特点
定义：单片机串行接口是指单片机与其他设备或系统之间进行串行通信的接口。
示波器
用于测量信号的波形和参数，如电压、频率等。
逻辑分析仪
用于分析单片机的串行接口信号，以便于调试和测试。
串行接口的性能评估
传输速率
评估串行接口的传输速度，确保满足应用需求。
误码率
评估数据传输的准确性，确保数据传输无误码。
兼容性
评估串行接口与其他设备的兼容性，以便于与其他设备进行通信。
05
串行接口的中断处理
中断请求
当串行接口接收到数据或发生错误时，会产生中断请求信号。
中断服务程序
在中断服务程序中，根据中断类型执行相应的处理操作，如数据接收或错误处理。
中断优先级
根据实际情况，为不同的中断类型分配不同的优先级，以确保重要中断得到及时处理。
04
CHAPTER
单片机串行接口的调试与测试
为了提高数据传输的准确性，可以选择奇校验或偶校验方式。
串行数据的发送与接收
发送数据
将要发送的数据按照串行协议打包，并通过串行接口发送出去。
接收数据
从串行接口接收数据，并根据协议进行解析，提取出有用的信息。
数据缓冲
为了提高数据传输的效率，可以设置数据缓冲区，以暂存待发送或待处理的数据。
单片机串行接口的硬件结构
串行接口的电路组成

单片机串行通讯及其接口PPT课件

A 发送端
接收端
数据流 B
K
K
通信链路
发送端接收端
两个串行通信设备之间只有一条数据线，数据传输可以沿两个方向，但需要分时进行。
.
15
3）全双工方式：数据可同时在两个方向上传送。
3种方式中， 1）全双工方式的效率最高； 2）半双工方式配置和编程相对灵活，传输成本较低； 3）串行通信设备常选用半双工方式。
如果SM2=0，则不论第9位数据是“1”还是“0”，都将前 8位数据送入SBUF中，并置“1” RI，产生中断请求。
方式1时，如果SM2=1，则只有收到停止位时才会激活 RI，没有收到有效的停止位时，RI清0。
方式0时，SM2必须为0。
.
35
（3）REN——允许串行接收位由软件置“1”或清“0”。
.
10
2. 校验和方法
特点：校验和方法效率更高，可靠性更高。
.
11
2、同步通信
同步通信是一种数据连续传输的串行通信方式，通信时发送方把需要发送的多个字节数据和校验信息连接起来，组成数据块。
发送时，发送方只需在数据块前插入1～2个特殊的同步字符，然后按特定速率逐位输出(发送)数据块内的各位数据。
.
13
Байду номын сангаас
9.1.1.3 串行通信方式
1）单工方式：这种方式只允许数据按一个固定的方向传输。
A 发送端
数据流通信链路
B 接收端
数据传输仅能从发送设备传输到接收设备。
.
14
2）半双工方式：数据可以从A发送到B，也可以由B发送到A。但A、B之间只有一根传输线，因此同一时刻只能作一个方向的传送。其传送方向由收发控制开关K切换。平时一般让A、B方都处于接收状态，以便能够随时响应对方的呼叫。

51单片机-串行口ppt课件

为发送时CPU是主动的，不会产生重叠错误。
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21
8.2.2 80C51串行口的控制寄存器
SCON 是一个特殊功能寄存器，用以设定串行口的工作方式、接收/发送控制以及设置状态标志：
SM0和SM1为工作方式选择位，可选择四种工作方式：
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22
●SM2，多机通信控制位，主要用于方式2和方式3。当接收机的SM2=1时可以利用收到的RB8来控制是否激活RI（RB8＝0时不激活RI，收到的信息丢弃； RB8＝1时收到的数据进入SBUF，并激活RI，进而在中断服务中将数据从SBUF读走）。当SM2=0时，不论收到的RB8为0和1，均可以使收到的数据进入 SBUF，并激活RI（即此时RB8不具有控制RI激活的功能）。通过控制SM2，可以实现多机通信。
起空始闲位
一个字符帧数据位
校停验止位位
空下一字符闲起始位
LSB
MSB
异步通信的特点：不要求收发双方时钟的
严格一致，实现容易，设备开销较小，但每个字符要附加2～3位用于起止位，各帧之间还有间隔，因此传输效率不高。
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9
2、同步通信
同步通信时要建立发送方时钟对接收方时钟的直接控制，使双方达到完全同步。此时，传输数据的位之间的距离均为“位间隔”的整数倍，同时传送的字符间不留间隙，即保持位同步关系，也保持字符同步关系。发送方对接收方的同步可以通过两种方法实现。
波特率=2SMOD/32×T1的溢出率 = 2SMOD × fosc/[ 32 × 12×（2K-初值）]
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19
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3、传输距离与传输速率的关系
串行接口或终端直接传送串行信息位流的

单片机串行通讯及其接口PPT共105页

单片机串行通讯及其接口
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴理荒秽，带月荷锄归。道狭草木长，夕露沾我衣。衣沾不足惜，但使愿无违。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
Байду номын сангаас
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。 ——刘向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好的教师是幸福，不如说好的教师是不幸。 ——海贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦。——杰纳勒尔·乔治·S·巴顿
谢谢！

第6章 AT89S52单片机串行口(2)

10
【例6-3】若时钟频率为11.0592MHz，选用T1的方式2 定时作为波特率发生器，波特率为2 400bit/s，求初值。设T1为方式2定时，选SMOD = 0。将已知条件带入式（7-3）中
波特率 =
2SMOD
fosc
32 12 (256 X )
= 2400
从中解得X = 244 = F4H。
21
2分频 TR2=1
时钟信号发生器
2分频
图6-23 T2时钟输出和外部事件计数方式示意图
22
由主振频率fosc和T2定时、自动装载方式的计数初值决定时钟信号的输出频率,其设置公式如下：
主振频率（fosc）设定后，时钟信号输出频率就取决于计数初值的设定。在时钟输出模式下，计数器回0溢出不会产生中断请求。这种功能相当于T2用作波特率发生器，同时又可用作时钟发生器。
20
6.5.4 定时器/计数器T2的可编程时钟输出定时器/计数器T2还可通过软件编程在P1.0引脚输出时钟信号。P1.0除用作通用I/O引脚外还有两个功能可供选用：用于定时器/计数器2的外部计数输入和频率从61Hz至4MHz的时钟信号输出。通过软件对T2CON.1位C/复位为0，对T2MOD.1位T2OE置1 就可将T2选定为时钟信号发生器，而T2CON.2位TR2控制时钟信号输出开始或结束（TR2为启动/停止控制位）。
两条线上传输的信号电平，当一个表示逻辑“1”时，另一条一定为逻辑“0”。若传输中，信号中混入干扰和噪声（共模形式），由于差分接收器的作用，就能识别有用信号并正确接收传输的信息，并使干扰和噪声相互抵消。
32
RS-422A能在长距离、高速率下传输数据。它的最大传输率为10Mbit/s，电缆允许长度为12m，如果采用较低传输速率时，最大传输距离可达1219m。为了增加通信距离，可采用光电隔离，利用RS-422A标准进行双机通信的接口电路如图6-27所示。

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停起
数
止始
据
位位 LSB
位
奇停起数偶止始据 MSB位位位位
1/0 1 0 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 1 0 1/0 1/0 1/0
一帧数据第n个字符
第n+1个字符
起始位：为逻辑“0”信号，占用一位，用来通知接收设备，一个新的字符开始了
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
方式0的波特率为: 波特率=fosc/12
⑴方式0 发送
数据输出
RXD
8051
TXD
移位脉冲
74LS164
3 4 5 6 10 11 12 13
D7
D0
方式0扩展I/O口硬件逻辑图
串入并出扩展输出端口
一个数据写入SBUF，串口将数据从RXD输出（波特率fosc/12），TXD输出同步移位信号，发送完后TI自动置1，必须由软件清TI位。
在51单片机中，方式0采用固定波特率方式，方式 1为可变波特率方式，通常是由T1定时器溢出作为波特率发生器的。
双机异步串行通信的几种不同接口方式。
1）单片机双机直连（TTL电平，仅适用于很短通信
距离和较低波特率，连接如下图
双机直连
RXD TXD GND
甲
RXD TXD GND
乙
2）RS-232串行接口
国际电子工业协会(EIA)制定RS-232串行通信接口标准，规定如下：
TXD,RXD信号：逻辑1=-3～-15V，逻辑 0=+3～+15V，RS-232C最大通信距离在15m 左右，PC机串口即是一个标准RS-232口
RXD TXD GND 甲
PC机RS-232C DB9串行口引脚
232 电平转换
GND
232 电平转换
RS-232C双机通信
RXD TXD GND
乙
RS-232电平和单片机TTL电平间需要电平转换芯片接口，常用的是MAX232.
485、422串行通信接口（*仅做了解*）
为进一步提高串行通信的距离，采用差分输出驱动方式可以有效大幅提高可靠通信距离，即 485通信方式，其中485为半双工，422为全双工通信方式，接口方式和常用芯片如下：
数据位： 5～8位。数据的最低位在前，最高位在后。
奇偶位：紧跟在最高位之后，占用一位，奇偶校验时，根据协议置“1”或“0”
停止位：为逻辑“1”信号，占用1位或2位，当接收端收到停止位时，表示一帧数据结束。
2.波特率（Baud rate)：简单理解为每秒钟一根串行线路上可以传输的二进制数据位数，如PC机串行口常见的波特率值： 600，1200，2400，4800，9600， 19200……
串行通信：数据在一根线路上按照位的先后顺序一位一位的传送。
特点：占用线路少，硬件接口简单，比较适合长距离传输，一般比并行通信方式略慢。串行通信需要定义专门的通信协议。
基本的串行通信方式有同步通信和异步通信两种。
串行通信中的数据是按帧（Frame）进行传输。
通信方向：异步串行通信的三种工作方式：
比特率（bps，bit per second)：指每秒钟能够传输的有效二进制位数。例如某设置中一帧数据为10位，其中有效字节位数为8位，波特率为9600，则比特率 =8×9600/10=7680 bps
波特率发生器：
串行通信中数据是按照一定的时钟频率按位向外一位一位移入移出内部移位寄存器的，用于产生该移位时钟的电路叫波特率发生器。
⑵方式0 接收数据输入Fra bibliotekRXD
8051
TXD
移位脉冲
74LS165
11 12 13 14 3 4 5 6
D7
D0
并入串出扩展输入端口
方式0扩展I/O口硬件逻辑图
REN置1，串口将数据从RXD输入（波特率fosc/12），TXD输出同步移位信号，一个字符数据接收完RI置1，必须软件清RI位
单工、半双工、全双工（p133. 图8-2）
：指通信双方为确保通信成功而订立并共同遵守的通信约定，主要包括数据帧格式，时钟速率，检查纠错方式。各种串行通信方式都必须严格遵守其通信协议才能保证通信的正确性。
1. 异步传送方式中的帧数据格式
一帧数据：一个字符在异步传送中称为一帧数据
一帧数据由4部分组成：起始位、数据位、奇偶位、停止位
*TB8: 在方式2和方式3中要发送的第9位数据，需要时由软件置位或复位
*RB8: 在方式2和方式3中要接收的第9位数据，在方式1时，如SM2=0，RB8是接收到的停止位。在方式0中，不使用RB8
TI: 发送中断标志。在方式0串行发送第8位结束时由硬件置“1”，或在其他方式中串行发送停止位的开始时置“1”，必须由软件清“0”
SM0、SM1：串行口工作方式选择位，如表6-3所示串行口工作方式
SM0 SM1
00 01 10 11
方式 0 1 2 3
功能
移位寄存器方式（用于I/O扩展） 8位UART，波特率可变 9位UART，波特率为fosc/32或fosc/64 9位UART，波特率可变
REN: 允许接收控制位。由软件置“1”时，允许接收，置“0”时，禁止接收
接收缓冲器：只能读出不能写入二者共用一个地址99H
2、串行口控制寄存器
字节地址为98H，可位寻址，位地址为98H～9FH
D7
D0
SCON (98H) SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI
D7
D0
SCON (98H) SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI
RI: 接收中断标志。在方式0串行发送第8位结束时由硬件置“1”，或在其他方式中串行发送停止位的开始时置“1”，必须由软件清“0”
3、特殊功能寄存器PCON 其字节地址87H，没有位寻址功能。
PCON （87H）
SMOD
SMOD：波特率选择位。SMOD=1时，波特率加倍
三、串行口工作方式
1、方式0
RXD TXD GND
甲
485/ 422 芯片
485/ 422 芯片
485串行通信
RXD TXD GND
乙
发送
接收
485半双工通信接口示意图和真值表
488全双工串行接口（*仅做了解*)
二 MCS-51单片机串行口结构 1、数据缓冲器SBUF 包括物理上独立的发送缓冲器、接收缓冲器发送缓冲器：只能写入不能读出