第7章 串行口33952.ppt
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1、第第7 7章章 MCS-51MCS-51的串行口的串行口全双工全双工的的异步异步通讯串行口通讯串行口4 4种工作方式种工作方式,波特率由片内定时器波特率由片内定时器/计数器控制。计数器控制。每发送或接收一帧数据,均可发出中断请求。每发送或接收一帧数据,均可发出中断请求。除用于串行通讯,除用于串行通讯,还可用来扩展并行还可用来扩展并行I/OI/O口。口。7.1 7.1 串行口的结构串行口的结构串行口内部结构如下图,串行口内部结构如下图,两个物理上独立地接收和发两个物理上独立地接收和发送缓冲器送缓冲器,可同时收、发数据。,可同时收、发数据。两个缓冲器共用一个特殊功能寄存器字节地址:两个缓冲器共用一
2、个特殊功能寄存器字节地址:SBUFSBUF(99H99H)。)。控制寄存器共两个:控制寄存器共两个:特殊功能寄存器特殊功能寄存器SCONSCON和和PCONPCON。7.1.1 7.1.1 串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCONSCON 字节地址字节地址9898H H,可位寻址,格式如图所示可位寻址,格式如图所示。(1 1)SM0SM0、SM1SM1串行口串行口4种工作方式的选择位种工作方式的选择位 表表 串行口的串行口的4 4种工作方式种工作方式SM0 SM1 SM0 SM1 方式方式 功功 能能 说说 明明 0 0 0 0 0 0 同步移位寄存器方式(用于扩展同步移位寄存器方式(用于扩展
3、I/OI/O口)口)0 1 0 1 1 1 8 8位异步收发,波特率可变(由定时器控制)位异步收发,波特率可变(由定时器控制)1 0 1 0 2 2 9 9位异步收发,波特率为位异步收发,波特率为fosc/64fosc/64或或fosc/32fosc/32 1 1 1 1 3 3 9 9位异步收发,波特率可变(由定时器控制)位异步收发,波特率可变(由定时器控制)(2 2)SM2 SM2 多机通信控制位多机通信控制位 用于方式用于方式2 2或方式或方式3 3中。中。当串行口以当串行口以方式方式2 2或方式或方式3 3接收接收时,时,如如果果SM2=1SM2=1,只只有有当当接接收收到到的的第第9
4、 9位位数数据据(RB8RB8)为为“1”“1”时时,才才将将接接收收到到的的前前8 8位位数数据据送送入入SBUFSBUF,并并置置“1”“1”RIRI,产产生生中中断断请请求求;当当接接收收到到的的第第9 9位位数数据据(RB8RB8)为为“0”“0”时,则将接收到的前时,则将接收到的前8 8位数据丢弃。位数据丢弃。如如果果SM2=0SM2=0,则则不不论论第第9 9位位数数据据是是“1”“1”还还是是“0”“0”,都都将将 前前8 8位位数数据据送送入入SBUFSBUF中中,并并置置“1”“1”RIRI,产产生生中断请求。中断请求。在在方方式式1 1时时,如如果果SM2=1SM2=1,则
5、则只只有有收收到到停停止止位位时时才才会会激激活活RIRI。在在方式方式0 0时,时,SM2SM2必须为必须为0 0。(3 3)RENREN允许串行接收位允许串行接收位 由软件置由软件置“1”“1”或清或清“0”“0”。REN=1 REN=1 允许串行口接收数据。允许串行口接收数据。REN=0 REN=0 禁止串行口接收数据。禁止串行口接收数据。(4 4)TB8TB8发送的第发送的第9 9位数据位数据方式方式2 2和和3 3时,时,TB8TB8是要发送的第是要发送的第9 9位数据,可作为位数据,可作为奇偶奇偶校验位校验位使用,也可作为使用,也可作为地址帧地址帧或或数据帧数据帧的标志。的标志。=
6、1=1为地址帧为地址帧,=0=0为数据帧为数据帧 (5 5)RB8RB8接收到的第接收到的第9 9位数据位数据方方式式2 2和和3 3时时,RB8RB8存存放放接接收收到到的的第第9 9位位数数据据。在在方方式式1 1,如如果果SM2=0SM2=0,RB8RB8是是接接收收到到的的停停止止位位。在在方方式式0 0,不不使用使用RB8RB8。(6 6)TITI发送中断标志位发送中断标志位方式方式0 0时时,串行发送第,串行发送第8 8位数据结束时由硬件置位数据结束时由硬件置“1”“1”,其它工作方式其它工作方式,串行口发送停止位的开始时置,串行口发送停止位的开始时置“1”“1”。TI=1TI=1
7、,表示一帧数据发送结束,可供软件查询,也表示一帧数据发送结束,可供软件查询,也可申请中断。可申请中断。CPUCPU响应中断后响应中断后,向向SBUFSBUF写入要发送的写入要发送的下一帧数据。下一帧数据。TITI必须由软件清必须由软件清0 0。(7 7)RIRI接收中断标志位接收中断标志位 方式方式0 0时时,接收完第,接收完第8 8位数据时,位数据时,RIRI由硬件置由硬件置1 1。其其它它工工作作方方式式,串串行行接接收收到到停停止止位位时时,该该位位置置“1”“1”。RI=1RI=1,表表示示一一帧帧数数据据接接收收完完毕毕,并并申申请请中中断断,CPUCPU从从接接收收SBUFSBUF
8、取取走走数数据据。该该位位状状态态也也可可软软件件查查询询。RIRI必必须由软件清须由软件清“0”“0”。7.1.2 7.1.2 特殊功能寄存器特殊功能寄存器PCONPCON 字节地址为字节地址为8787H H,没有位寻址功能没有位寻址功能。SMODSMOD:波特率选择位波特率选择位。例如:方式例如:方式1 1的波特率的计算公式为:的波特率的计算公式为:方式方式1 1波特率波特率=(2 2SMODSMOD/32/32)定时器定时器T1T1的溢出率的溢出率也称也称SMODSMOD位为位为波特率倍增位波特率倍增位。7.2 7.2 串行口的串行口的4 4种工作方式种工作方式7.2.1 7.2.1 方
9、式方式0 0 同同步步移移位位寄寄存存器器输输入入/输输出出方方式式,常常用用于于外外接接移移位位寄寄存器,以扩展并行存器,以扩展并行I/OI/O口。口。8 8位数据为一帧,不设起始位和停止位,先发送或接位数据为一帧,不设起始位和停止位,先发送或接收最低位。收最低位。波特率固定为波特率固定为fosc/12fosc/12。帧格式如下:帧格式如下:1 1方式方式0 0发送发送 当当CPUCPU执行一条将数据写入发送缓冲器执行一条将数据写入发送缓冲器SBUFSBUF的指令时,的指令时,产生一个正脉冲,串行口即把产生一个正脉冲,串行口即把SBUFSBUF中的中的8 8位数据以位数据以fosc/12fo
10、sc/12的固定波特率从的固定波特率从RXDRXD引脚串行输出引脚串行输出,低位在,低位在先先,TXDTXD引引脚脚输输出出同同步步移移位位脉脉冲冲,发发送送完完8 8位位数数据据置置“1”“1”中断标志位中断标志位TITI。时序如图时序如图7-57-5所示。所示。2 2方式方式0 0接收接收 REN=1 REN=1,接收数据,接收数据,REN=0REN=0,禁止接收禁止接收。REN=1REN=1,允许接收允许接收。向串口的。向串口的SCONSCON写入控制字(置为方写入控制字(置为方式式0 0,并置,并置“1”“1”RENREN位,同时位,同时RI=0RI=0)时,产生一个正时,产生一个正脉
11、冲,串行口即开始接收数据。脉冲,串行口即开始接收数据。RXDRXD为数据输入端,为数据输入端,TXDTXD为移位脉冲信号输出端为移位脉冲信号输出端,接收器也以接收器也以fosc/12fosc/12的固的固定波特率定波特率采样采样RXDRXD引脚的数据信息,当收到引脚的数据信息,当收到8 8位数据时位数据时置置“1”“1”RIRI。表示一帧数据接收完,时序如下:表示一帧数据接收完,时序如下:方方式式0 0下下,SCONSCON中中的的TB8TB8、RB8RB8位位没没有有用用到到,发发送送或或接接收收完完8 8位位数数据据由由硬硬件件置置“1”“1”TITI或或RIRI,CPUCPU响响应应中中
12、断断。TITI或或RIRI须由用户软件清须由用户软件清“0”“0”,可用如下指令:,可用如下指令:CLR TICLR TI;TITI位清位清“0”“0”CLR RI CLR RI;RIRI位清位清“0”“0”方式方式0 0时,时,SM2SM2位必须为位必须为0 0。7.2.2 7.2.2 方式方式1 1 SM0SM0、SM1SM1=01=01方方式式1 1一一帧帧数数据据为为1010位位,1 1个个起起始始位位(0 0),8 8个个数数据据位位,1 1个停止位(个停止位(1 1),先发送或接收最低位。帧格式如下:),先发送或接收最低位。帧格式如下:方式方式1 1波特率波特率=(2 2SMOD/
13、32SMOD/32)定时器定时器T1T1的溢出率的溢出率 SMOD SMOD为为PCONPCON寄存器的最高位的值(寄存器的最高位的值(0 0或或1 1)。)。1 1方式方式1 1发送发送 方式方式1 1输出时,数据由输出时,数据由TXDTXD输出,输出,一帧信息为一帧信息为1010位位,1 1位起始位位起始位0 0,8 8位数据位(先低位)位数据位(先低位)和和1 1位停止位位停止位1 1。当执行一条数据写发送缓冲器当执行一条数据写发送缓冲器SBUFSBUF的指令,就启动发的指令,就启动发送。图中送。图中TXTX时钟的频率就是发送的波特率。时钟的频率就是发送的波特率。发送开始时,内部发送控制
14、信号变为有效。将起始位发送开始时,内部发送控制信号变为有效。将起始位向向TXDTXD输出,此后,每经过一个输出,此后,每经过一个TXTX时钟周期,便产生时钟周期,便产生一个移位脉冲,并由一个移位脉冲,并由TXDTXD输出一个数据位。输出一个数据位。8 8位数据位数据位全部发送完毕后,置位全部发送完毕后,置“1”“1”TITI。方式。方式1 1发送数据的发送数据的时序,如图时序,如图7-87-8所示。所示。2 2方式方式1 1接收接收 数据从数据从RXDRXD(P3.0P3.0)脚输入。当检测到起始位的负跳变脚输入。当检测到起始位的负跳变时,开始接收数据。时,开始接收数据。定时控制信号有两种定时
15、控制信号有两种):):接收移位时钟接收移位时钟(RXRX时钟,频时钟,频率和波特率相同)和率和波特率相同)和位检测器采样脉冲位检测器采样脉冲(频率是(频率是RXRX时钟的时钟的1616倍,倍,1 1位数据期间,有位数据期间,有1616个采样脉冲),当个采样脉冲),当采样到采样到RXDRXD端从端从1 1到到0 0的跳变时就启动检测器,的跳变时就启动检测器,接收的接收的值是值是3 3次连续采样(第次连续采样(第7 7、8 8、9 9个脉冲时采样)个脉冲时采样)进行进行表决表决以以确认是否是真正的起始位确认是否是真正的起始位(负跳变)的开始。(负跳变)的开始。当当一一帧帧数数据据接接收收完完,须须
16、同同时时满满足足两两个个条条件件,接接收收才才真真正正有效。有效。RI=0RI=0,即即上上一一帧帧数数据据接接收收完完成成时时,RI=1RI=1发发出出的的中中断断请请求求已已被被响响应应,SBUFSBUF中中的的数数据据已已被被取取走走,说说明明“接接收收SBUF”SBUF”已空。已空。SM2=0SM2=0或或收到的停止位收到的停止位=1=1(方式(方式1 1时,停止位已进入时,停止位已进入RB8RB8),则则收收到到的的数数据据装装入入SBUFSBUF和和RB8RB8(RB8RB8装装入入停停止止位位),且置,且置“1”“1”中断标志中断标志RIRI。若这两个条件不同时满足,收到的数据将
17、丢失。若这两个条件不同时满足,收到的数据将丢失。7.2.3 7.2.3 方式方式2 29 9位位异步通信接口。异步通信接口。每帧数据均为每帧数据均为1111位位,1 1位起始位位起始位0 0,8 8位数据位(先低位),位数据位(先低位),1 1位可程控的第位可程控的第9 9位数据和位数据和1 1位停止位。帧格式如下。位停止位。帧格式如下。方式方式2 2波特率波特率=(2 2SMODSMOD/64/64)foscfosc 1方式方式2发送发送发送前,先根据通讯协议由软件发送前,先根据通讯协议由软件设置设置TB8TB8(例如,双机例如,双机通讯时的奇偶校验位或多机通讯时的地址通讯时的奇偶校验位或多
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