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1、单片机原理与接口应用,串行通信接口技术,华中科技大学光电子工程系,MCS51,第十章 MCS51串行通信接口技术,微机联网：单片机与单片机；单片机与其他微机之间实现信息共享；典型的计算机测量与控制系统构成：,一个典型集散式（DCS）控制系统的构成,10.1 串行通信基础,数据通信方式：并行通信与串行通信并行通信：一次传输8（16、32Bit）8根数据线，1根控制线，1根状态线，地线，共11根；特点：速度快，适合近距离传输 计算机并口，打印机，8255 串行通信：数据一位一位地发送，一根发送线，一根接受线，地线，共3根特点：硬件方便，适合距离远，速度要求不高的场合分类：同步串行通信和异步串行通信
2、,一、异步通信：,串行通信就是将并行的数据分开后，一位一位地发送出去，接收方也是一位一位地接收数据，这就需要通信的双方有一个协议，什么时候开始发送，什么时候发送完毕；接收方收到的信息是否正确等，而这些信息只能以电平的高低来表示，构成这些位的数据称为一帧。异步串行通信规定了传输数据的结构即帧格式：,1.起始位：在数据发送线上规定无数据时电平为1，当要发送数据时，首先发送一个低电平0，表示数据传送的开始，这就是起始位。2数据位：真正要传送的数据，可以是8位、10位等多位，数据位是由低位开始，高位结束；3奇偶校验：数据发送完后，发送奇偶校验位，以检验数据传送的正确性，这种校验方法是有限的，但是容易实
3、现。4.停止位：表示数据传送的结束，可以是一位或两位。,帧格式：,二、同步通信,同步通信先发送一个字符，作为同步字符，之后便连续发送数据，数据之间不能有间隔，直到数据发送完毕。速度要比异步通信快通用异步接受/发送器（UNIVERSAL ASYNCHRONOUS RECEIVER/TRANSMITTER）：UART：8250 6850,三、单工、半双工、全双工通信方式,1 单工方式:一端是发送端，另外一端是接收端：,半双工发式,每端口由一个发送器和接收器，通过开关连接在线路上，数据可以双方交换，但不能同时发送和接收.,3.全双工方式,通信双方用两个独立的收发器单独连接,可以同时发送和接收数据,因
4、而提高了速度。,4.波特率,单位时间内传送的信息量。以每秒传送的位为单位：电传机：10字符/秒，1个字符11位，波特率为：1011=110（波特）位宽：传送过程中平均每位占用时间 Td=9.1ms(1/110),10.2串行通信总线标准及接口,测控系统中，计算机通信主要采用异步串行通信方式，常用的异步串行通信接口标准有三种：RS-232（RS-232A RS-232B RS-232C）RS-449（RS422 RS423 RS485）20mA电流环,一、通信方式的选取,11.通信速率和通信距离 这两个方面是相互制约的，降低通信速率，可以提高通信距离 RS-232C：速率：20Kbit/S，最大
5、通信距离：15m RS422：10Mbit/s，:300m 90Kbit/s，：1200m,12.抗干扰能力 采用标准的通信接口，本身具有一定的抗干扰能力，但是工业现场的情况往往很恶劣，因而要根据具体情况进行选择。RS232C：一般场合 RS422：共模信号比较强 光纤：电磁干扰较强,二、RS232C简介,美国电子工业协会（EIA）公布的一种异步通信标准：RS232C标准：设备之间通信的距离不大于15米最大传输速率20KB/S采用负逻辑：“1”5V 15V“0”+5V+15V不带负载时输出电平：25V+25V输出短路电流：0.5A最大负载电容:2500pF,TTL电平可以由专用集成电路转换成R
6、S232C标准;如:MC1488 或 75188 TTL RS232CMC1489 或 75189 RS232C TTL由于MC1488需要采用12V电源，一般在单片机通信中大量使用的是只需要+5V电源、具有发送和接收的一体化芯片，如：MAX232、ICL232、ADM202等。,MAX232芯片,内部有两路接收器和发送器具有电源变换电路,MCS51双机通信（利用MAX232）,三、调制与解调,RS232C通信距离很短，RS422通信距离不过1200米；更长距离需采用调制与解调。,10.3 MCS-51的串行口的结构,8051有一个可编程的全双工串行通信接口，它可作UART用，也可作同步移位寄
7、存器，其帧格式可有8位、10位或ll位，并能设置各种波特率，给使用者带来很大的灵活性。,一、结 构,805l通过引脚RXD(P30，串行数据接收端)和引脚TXD(P3.l，串行数据发送端)与外界进行通信。图中有两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF，它们占用同一地址99H，可同时发送、接收数据。发送缓冲器只能写入，不能读出，接收缓冲器只能读出、不能写入。,串行发送与接收的速率与移位时钟同步。8051用定时器T1作为串行通信的波特率发生器，T1溢出率经2分频(或不分频)又经16分频作为串行发送或接收的移位脉冲。移位脉冲的速率即是波特率。接收器是双缓冲结构，在前个字节被从接收缓冲器SBUF读出之
8、前，第二个字节即开始被接收(串行输入至移位寄存器)，但是，在第二个字节接收完毕而前个字节CPU未读取时会丢失前一个字节。串行口的发送和接收都是以特殊功能寄存器SBUF的名义进行读或写的，当向SBUF发“写”命令时(执行MOV SBUF，A指令)，即是向发送缓冲器SBUF装载并开始由TXD引脚向外发送一帧数据，发送完便使发送中断标志位TI1。,在满足串行口接收中断标志位RISCON00的条件下，置允许接收位REN(SCON4)1就会启动接收一帧数据进入输入移位寄存器，并装载到接收SBUF中，同时使RIl。当发读SBUF命令时(执行MOV A，SBUF指令)，即是由接收缓冲器(SBUF)取出信息通过8051内部总线送CPU。对于发送缓冲器，因为发送时CPU是主动的,不会发生重迭错误，所以不需要用双缓冲结构来保持最大传送速率。,二、串行口控制字及控制寄存器,8051串行口是一个可编程接口，对它的编程只用两个控制字分别写入特殊功能寄存器：串行口控制寄存器SCON(98H)电源控制寄存器PCON(97H),请看下一节,
