单片机技术及应用--第七章 单片机串行接口.pptVIP

7.1 串行接口通信概述 7.1.1 串行通信基础及基本概念 1．并行通信和串行通信 并行通信，即数据的各位同时传送；串行通信，即数据一位一位顺序传送。上述两种基本通信方式比较起来，串行通信能够节省传输线，特别是数据位数很多和远距离数据传送时，这一优点更为突出；串行通信方式的主要缺点是传送速度比并行通信要慢，如图7-1所示。 2．串行通信中的数据传输方向 在串行通信中数据是在两个站之间进行传送的。按照数据传送方向，串行通信可分为单工、半双工和全双工3种制式。在单工制式下，通信线的一端接发送器，另一端接接收器，数据只能按照一个固定的方向传送，如图7-2(a)所示。 在半双工制式下，系统的每个通信设备都由一个发送器和一个接收器组成，如图7-2(b)所示。在这种制式下，数据能从A站传送到B站，也可以从B站传送到A站，但是不能同时在两个方向上传送，即只能一端发送一端接收。其收、发开关一般是由软件控制的电子开关。全双工通信系统的每端都有发送器和接收器，可以同时发送和接收，即数据可以在两个方向上同时传送，如图7-2(c)所示。 (1)起始位：位于字符帧开头，只占一位，为逻辑0低电平，用于向接收设备表示发送端开始发送的一帧信息。 (2)数据位：紧跟起始位之后，用户根据情况可取5位、6位、7位或8位，低位在前高位在后。 (3)奇偶校验位：位于数据位之后，仅占一位，用来表征串行通信中采用奇校验还是偶校验，由用户决定。 (4)停止位：位于字符帧最后，为逻辑1高电平。通常可取1位、1.5位或2位，用于向接收端表示一帧字符信息已经发送完，也为发送下一帧作准备。 另外，异步通信的另一个重要指标为波特率。波特率为每秒钟传送二进制数码的位数，也叫比特数，单位为bit/s，即位/秒。波特率用于表征数据传输的速度，波特率越高，数据传输速度越快。但波特率和字符的实际传输速率不同，字符的实际传输速率是每秒内所传字符帧的帧数，与字符帧格式有关。通常，异步通信的波特率为50～9600bit/s。异步通信的优点是不需要传送同步时钟，字符帧长度不受限制，故设备简单；缺点是字符帧中因包含起始位和停止位而降低了有效数据的传输速率。 7.1.2 MCS-51单片机串行口结构 8051单片机内部集成有一个功能很强的全双工串行通信口，设有两个相互独立的接收、发送缓冲器，可以同时接收和发送数据。8051单片机通过引脚RXD(P3.0，串行数据接收端)和引脚TXD(P3.1，串行数据发送端)与外界通信。图7-4所示是内部串行口的结构。 1．串行口缓冲寄存器SBUF SBUF是串行口缓冲寄存器，包括发送寄存器和接收寄存器。它们有相同的名字和地址空间(都为99H)，但不会发生冲突，因为它们两个中一个只能被CPU读出数据，另一个只能被CPU写入数据。 2．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，其格式如图7-5所示。 图7-5 SCON的各位定义 SM0、SM1：串行口工作方式选择位，其定义如表7-1所示(其中fOSC为晶振频率)。 SM2：多机通信控制位。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中，当(SM2)=1且接收到的第9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，或在多机通信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)=0，RB8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。在其他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。工作在方式0，当接收完第8位数据后，由硬件置位。在其他方式中，在接收到停止位的中