MCS_51单片机第4章.ppt

第4章 单片机的串行通信;本章主要介绍单片机串行通信I/O接口的结构、串行通信控制寄存器、单片机串行通信的工作方式以及串行通信波特率。通过对本章的学习，读者应掌握和了解以下知识： MCS-51单片机串行口的结构 MCS-51单片机串行通信的四种工作方式和特点 MCS-51单片机串行通信波特率的设置方法 利用MCS-51单片机串行口扩展I/O口线的技术 MCS-51单片机的双机通信和多机通信的基本原理;CPU与外设之间的信息交换和传输称为通信，通常有并行和串行两种通信方式。用单片机的多个I/O口线同时传送若干个数码，称为并行通信方式。其优点在于传输速度较快，缺点是占用通信线较多，不适合远程通信。另一种通信方式是从单片机的一个I/O口线逐位传输二进制编码数据，称为串行通信。其优点是占用I/O口线少，适合远程通信和上、下位机之间通信，缺点是通信速度比并行通信慢得多。;在串行通信中，数据是在两个不同的站之间传送的。按照数据传送的方向，串行通信可分为3种制式。 （1） 单工制式信息只能沿着一个方向传输。例如，甲设备只能发送，乙设备只能接收。只需一条数据线，如图4-1(a)所示。;（2） 半双工制式信息可以沿一条信号线的两个方向传输，但不能同时实现双向传输，只能交替地收或发。甲、乙两站之间只要一条数据线和一条接地线。收发开关是由软件控制的，通过半双工通信协议进行收发功能切换。如图4-1(b)所示。 （3） 全双工方式使用两条相互独立的数据线，分别传输两路方向相反的信息，使收和发能同时进行。因此全双工方式要占用单片机的两个I/O脚，需要包括地线在内的三根传输线。如图4-1(c)所示。 ; 图4-1 点-点串行通信的制式;1. 异步方式 在异步通信中，数据通常是以字符为单位组成字符帧传送的。字符帧由发送端逐帧发送，接收端逐帧接收。发送端和接收端可以由各自的时钟来控制数据的发送和接收。这两个时钟源可以彼此独立、互不同步。;（1） 字符格式的约定MCS-51单片机的字符格式约定10位或11位二进制码为一帧数据。其中每一位都有自己的定义： 起始位、二进制数据位、地址/数据识别位、奇偶校验位或者停止位。图4-2(a)示出了三种典型的异步帧格式。 ; 图4-2 串行通信数据格式;（2） 波特率的约定波特率即传送二进制码的速率，其单位为b/s或1/s。波特率越高，数据传输速度越快。在异步通信中，接收端和发送端保持相同的传送波特率，并以字符数据的起始位与发送设备保持同步。 （3） 其他约定起始位、奇偶校验位和停止位的约定，在同一次传送过程中必须保持一致，这样才能成功地传送数据。;异步方式并不要求两帧数据之间的时间间隔为常数。如果接收机接收到了一个起始位，就按波特率依次接收以后的各位数据，直至收到了停止位为止。在传输数据的过程中，规定了用符号0和1表示二进制数码，还规定了逻辑0为空号（SPACE），逻辑l为传号（MARK）。异步通信在线路空闲时总处于传号状态。总之，异步通信方式是按帧传送数据的工作方式，这种方式的优点是可靠性高，能及时发现通信中的错误码；缺点是通信效率比同步方式低。 ;2. 同步方式 将一大批数据分成几个数据块，数据块之间用同步字符予以隔开，而传输的各位二进制码之间都没有间隔，所以同步方式是按数据块传送数据的，一次可以传送完一大批数据。 同步方式中，每一位数据占用的传输时间都是相等的，接收机的接收时钟应该和发送机的发送时钟以及传送的码元同步。图4-2(b)中给出了典型的数据格式。与图4-2(a)相比，同步通信方式的数据格式中没有两帧之间的空闲时间，也没有一帧之内的识别标志位。显然这种方式可以大大提高通信速度，常用于高速计算机的大容量数据通信。;MCS-51单片机有一个全双工异步串行I/O口，占用P3.0和P3.1两个管脚，为P3口的第二功能，即P3.0是串行数据接收端（RXD），P3.1是串行数据发送端（TXD）。 ;MCS-51内部的可编程全双工串行通信接口，具有通用异步接收/发送器（UART）的全部功能。该接口电路不仅能同时进行数据的发送和接收，也可作为一个同步移位寄存器使用。;MCS-51单片机由两个独立的接收缓冲寄存器、发送缓冲寄存器SBUF、发送控制器、接收控制器、输入移位寄存器、输出移位寄存器和输出控制门、波特率发生器等组成。串行口结构如图4-3所示。通常定时器T1作为串行口波特率发生器使用。与串行口有关的特殊功能寄存器有SBUF、SCON、PCON，与串行口中断有关的特殊功能寄存器有IE、IP。; 图4-3 MCS-51串行口组成;1. 串行口数据缓冲器SBUF SBUF是两个在物理上独立的接收、发送缓冲器，可同时发送、接收数据。两个缓冲器共用一个字节地址99H，可通过指令对SBUF的读写来区别是对接收缓冲器的操作还是对发送