第5章 串行数字通信课件.ppt

第5章 串行数字通信 5.1 串行通信概述 5.2 串行口的结构及工作原理 5.3 MCS-51串行口的应用 小 结 MCS-51系列单片机内部具有一个全双工的异步串行通信I/O口，该串行口的波特率和帧格式可以编程设定。MCS-51串行口有4种工作方式：方式0、方式1、方式2、方式3，帧格式有10位、11位。方式0和方式2的传送波特率是固定的，方式1和方式3的波特率是可变的，由定时器的溢出率决定。 单片机与单片机之间以及单片机与PC之间都可以进行通信，异步通信的程序通常采用两种方法：查询法和中断法。 单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社 单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社 5.1 串行通信概述 5.2 串行口的结构及工作原理 5.3 MCS-51串行口的应用 小结 在计算机系统中，主机与外设之间及主机系统与主机系统之间的数据交换称为通信，分为串行通信和并行通信。 并行通信方式下数据的各位同时进行传送，并由传输数据的位数决定传输线的数目。串行通信方式下数据一位一位串行地顺序传送，最少只需一根传输线即可完成。 按照串行数据的时钟控制方式，串行通信可以分为同步通信和异步通信两种。 同步通信是按数据块传送的。把传送的字符顺序地连接起来，组成数据块，在数据块前面加上特殊的同步字符，作为数据块的起始符号，由收、发一致的同步时钟在发送端发出，接收端接收到同步字符后，开始接收数据块，使收、发双方同步；在数据块后面加上校验字符，用于校验通信中的错误。同步通信中的字符格式如图所示。 5.1.1 同步通信和异步通信 1、同步通信 2、异步通信 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。字符帧由发送端一帧一帧地发送，通过传输线被接收端一帧一帧地接收。发送端和接收端由各自独立的时钟来控制数据的发送和接收。字符帧也叫数据帧，由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位等4部分组成，如图所示为11位的帧格式。波特率为每秒传送二进制数码的位数，单位为b/s，是异步通信的一个重要指标。 5.1.2 串行通信的制式 ◆ 单工方式 单方向由发送端向接收端传送。 ◆ 半双工方式 两个工作站之间通过传输线进行数据的交替双向传送。 ◆ 全双工方式 由两条传输线连接两个工作站，两站之间的数据可同时双向传送。 5.1.3 串行通信的信号传输 1、通信线的连接方式 图5.4 通信线的连接方式 2、RS-232C接口标准 (a)?25针的连接器 (b)?9针的连接器 图5.5 RS-232C接口 MCS-51串行口的结构由串行口控制电路、发送电路和接收电路3部分组成，其结构如图所示。发送电路由发送缓冲器SBUF和发送控制电路组成，用于串行口的发送；接收电路由接收缓冲器SBUF和接收控制电路组成，用于串行口的接收。 5.2.1 串行口的结构 5.2.2 串行口的控制 1、串行口的控制寄存器SCON 2、电源控制寄存器PCON PCON称为电源控制寄存器，格式如表5.4所示。串行通信中只用了其中的最高位SMOD，初始化时，SMOD=0，其余各位用于电源管理。PCON的字节地址为87H，无位地址，只能进行字节寻址。 5.3.1 串并变换 串行口方式0的应用有两种：一种是把串行口变为串入并出的输出口；另一种是把串行口变为并入串出的输入口。 如图所示电路，将串行口设置为方式0，外接一片串入、并出/串出的8位同步移位寄存器CD4094或74LS164。单片机串口输出端RXD接移位寄存器串行输入端DATA，移位时钟脉冲TXD端接移位寄存器时钟控制端CLK，在移位时钟控制下串行数据移入寄存器；P1.0接移位寄存器输出允许端STB，通过软件置位或复位控制并行输出。 1、串入并出的输出口 2、并入串出的输入口 如图所示，在串口方式0下外接一个并入串出的移位寄存器CD4014或74LS165，即可扩展一个并行输入口。串口RXD端输入CD4014输出端Q8移出的串行数据，TXD端仍然提供移位时钟给移位寄存器的时钟端CLK。 5.3.2 单片机的双机通信 除方式0外，串口在方式1、方式2和方式3下均用于异步串行通信。MCS-51单片机的异步串行通信根据应用可分为双机通信和多机通信。 双机之间的串行通信应考虑接口电路、通信协议等。 根据两机通信距离的远近采取不同的接口电路，如果两个8031应用系统相距很近，将它们的串行口直接相连，如图5.4(a)所示；如果想增加通信距离，减少通道及电源干扰，必须在通信线路上加入辅助电路，如加入光耦合器和电平转换电路，如图5.4(b) 所示。 1、接口电路 2、双机的