单片机串行通信ppt课件.pptx
单片机应用技术,串行通信,单片机应用技术,一、 计算机串行通信基础,通讯：信息交换,计算机 计算机,计算机 外设,应用：多机系统、计算机网络,方式：,并行通信,串行通信,1.串行通信基础,单片机应用技术,并行通信：数据多位同时传送,控制简单，传输速度快，传输线较多,1.串行通信基础,单片机应用技术,串行通信：数据字节一位一位在一条传输线上逐个传送。,传输线少，可利用电话网，但传送控制复杂。,1.串行通信基础,单片机应用技术,二、 串行通信的基本概念,异步通信与同步通信 异步通信 收、发设备使用各自时钟。,1.串行通信基础,单片机应用技术,以字符（构成的帧）为单位 字符间是异步的 字符内各位是同步的,数据格式 ：,1.串行通信基础,单片机应用技术,同步通信发送方时钟与接收方时钟同步。既保持位同步，也保持字符同步。同步方法：,外同步 自同步,1.串行通信基础,单片机应用技术,串行通信的传输方向 单工 半双工 全双工,单工 半双工 全双工,1.串行通信基础,单片机应用技术,信号的调制与解调 调制器把数字信号转换成模拟信号，然后送到通信线路上去 解调器把从通信线路上收到的模拟信号转换成数字信号。,1.串行通信基础,单片机应用技术,串行通信的错误校验 奇偶校验 代码和校验 循环冗余校验,传输速率与传输距离 传输速率比特率:每秒钟传输二进制代码的位数波特率:每秒钟调制信号变化的次数，单位是：波特（Baud）。,传输距离与传输速率的关系传输距离随传输速率的增加而减小。,1.串行通信基础,单片机应用技术,RS-232C接口 EIA（美国电子工业协会）1969年修订RS-232C标准，它定义了DTE与DCE间的物理接口标准。 机械特性 使用25针连接器，连接器的尺寸及每个插针的排列位置都有明确的定义。（阳头）,三、 串行通信接口标准,1.串行通信基础,单片机应用技术,功能特性,1.串行通信基础,单片机应用技术,过程特性 规定了信号间的时序关系 。,远程通信连接,电气特性 负逻辑，DC（-3-15v）为1。 DC（+3+15v）为0， DC（-3+3v）为过渡区。,1.串行通信基础,单片机应用技术,近程通信连接,1.串行通信基础,单片机应用技术,RS-232C电平与TTL电平转换驱动电路,1.串行通信基础,单片机应用技术,1.串行通信基础,单片机应用技术,采用RS-232C接口存在的问题 距离短，速率低 受电容允许值的约束，传输距离一般不要超过15米。最高传送速率为20Kbps。,有电平偏移 收发双方共地。通信距离较大时，在信号地上将有比较大的地电流并产生压降。,抗干扰能力差 单端输入输出。为了提高信噪比，不得不采用比较大的电压摆幅。,1.串行通信基础,单片机应用技术,RS-485接口,RS-485用于半双工 最多可以使用32 对差分驱动器/接收器。还可以用中继器。,RS-485干扰抑制性好。因为阻抗低，无接地问题，传输距离可达1200米，传输速率可达1Mbps。,1.串行通信基础,单片机应用技术,RS-485常用于一点对多点的通信。一般采用双绞线的结构。,单片机通过MAX485来完成TTL/RS-485的电平转换。,普通的PC机一般不带RS485接口，因此要使用RS-232C/RS-485转换器。,1.串行通信基础,单片机应用技术,2个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF，占用同一地址99H ；接收器是双缓冲结构 。,2.80C51串行口结构,单片机应用技术,设定工作方式、接收/发送控制以及设置状态标志,一、 80C51串行口的控制寄存器,SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI,SCON (98H),SM0、SM1：工作方式设置位,0 0：8位同步移位寄存器 ，fosc/12 0 1：10位异步收发器（8位数据），波特率可变 1 0：11位异步收发器（9位数据），fosc/64或fosc/32 1 1：11位异步收发器（9位数据），波特率可变,2.80C51串行口结构,单片机应用技术,SM2，多机通信控制位。主要用于方式2和方式3。对于接收机 SM2=0，收到RB8（0或1）即可使收到的数据进入SBUF，并激活RI。 SM2=1，收到的RB80时，收到的信息丢弃，不激活RI ；若收到的RB81时，收到的数据进入SBUF，并激活RI，进而在中断服务中将数据从SBUF读走。方式0时，SM2必须是0。方式1时，SM2=1时，只有接收到有效停止位时，RI才激活。,REN，允许串行接收位。置REN=1，启动串口接收过程置REN=0，则禁止串口接收,2.80C51串行口结构,单片机应用技术,TB8，在方式2、3中，是发送数据的第9位 数据的奇偶校验位 地址帧/数据帧的标志位,RB8，在方式2、3中，是接收到数据的第9位奇偶校验位地址帧/数据帧的标志位。方式1时，若SM2=0，则RB8是接收到的停止位。,2.80C51串行口结构,单片机应用技术,TI，发送中断标志位。方式0时，串行发送第8位数据结束时其它方式，串行发送停止位的开始时硬件使TI置1，发中断申请。必须在中断服务程序中用软件将其清0。,RI，接收中断标志位。方式0时，串行接收第8位数据结束时其它方式，串行接收停止位的中间时硬件使RI置1，发中断申请。必须在中断服务程序中用软件将其清0。,2.80C51串行口结构,单片机应用技术,PCON ：,SMOD， 波特率倍增位。在方式1、2、3时，波特率与SMOD有关：SMOD=1时，波特率提高一倍。复位时，SMOD=0。,SMOD,PCON (97H),2.80C51串行口结构,单片机应用技术,二、 80C51串行口的工作方式,方式0 同步移位寄存器的输入输出方式。用于扩展并行输入或输出口。数据由RXD引脚输入或输出，移位脉冲由TXD引脚输出。8位数据。波特率为fosc/12。 方式0输出,2.80C51串行口结构,单片机应用技术,方式0输入,方式0接收和发送电路,2.80C51串行口结构,单片机应用技术,方式1 10位数据的异步通信。帧格式如图所示。,方式1输出,2.80C51串行口结构,单片机应用技术,方式1输入,置REN为1时，接收器检测到RXD引脚输入电平发生负跳变时，则说明起始位有效，将其移入输入移位寄存器，并开始接收这一帧信息的其余位。 当RI=0，且SM2=0（或接收到的停止位为1）时，将收到的9位数据的前8位装入SBUF，第9位（停止位）进入RB8，并置RI=1，向CPU请求中断。,2.80C51串行口结构,单片机应用技术,方式2和方式3 11位数据的异步通信。,起始位1位，数据9位，停止位1位方式2的波特率固定为晶振频率的1/64或1/32方式3的波特率由定时器T1的溢出率决定,2.80C51串行口结构,单片机应用技术,方式2和方式3输出,先把起始位0输出到TXD，然后发送移位寄存器的输出位（D0）。每一移位脉冲都使输出移位寄存器的各位移动一位，并由TXD引脚输出。 最后一次移位后，置TI=1，请求中断。,2.80C51串行口结构,单片机应用技术,方式2和方式3输入,数据从右边移入输入移位寄存器，最后一次移位后，若RI=0，且SM2=0（或接收到的第9位数据为1）时，接收到的数据装入接收缓冲器SBUF和RB8（接收数据的第9位），置RI=1，向CPU请求中断。如果条件不满足，则数据丢失，且不置位RI,2.80C51串行口结构,单片机应用技术,波特率的计算 方式0、2的波特率是固定的，而方式1、3的波特率是可变的，由定时器T1的溢出率来决定。,方式0波特率 = fosc/12方式2波特率 =（2SMOD/64） fosc 方式1波特率 =（2SMOD/32）（T1溢出率）方式3波特率 =（2SMOD/32）（T1溢出率）,T1 溢出率 = fosc /12256 （TH1）,T1方式2，TR1=1（以启动定时器）,2.80C51串行口结构,单片机应用技术,2.80C51串行口结构,单片机应用技术,串行口初始化具体步骤：确定T1的工作方式（编程TMOD寄存器）；计算T1的初值，装载TH1、TL1；启动T1（编程TCON中的TR1位）；确定串行口控制（编程SCON寄存器）；,串行口在中断方式工作时，还要进行中断设置（编程IE、IP寄存器）。,2.80C51串行口结构,单片机应用技术,一、 单片机与单片机的通信,点对点的通信 硬件连接,3. 串行口应用举例,单片机应用技术,单片机应用技术,设1号机是发送方，2号机是接收方。当1号机发送时，先发送一个“E1”联络信号，2号机收到后回答一个“E2”应答信号，表示同意接收。当1号机收到应答信号“E2”后，开始发送数据，每发送一个数据字节都要计算“校验和”，假定数据块长度为16个字节，起始地址为40H，一个数据块发送完毕后立即发送“校验和”。2号机接收数据并转存到数据缓冲区，起始地址也为40H，每接收到一个数据字节便计算一次“校验和”，当收到一个数据块后，再接收1号机发来的“校验和”，并将它与2号机求出的校验和进行比较。若两者相等，说明接收正确，2号机回答00H；若两者不相等，说明接收不正确，2号机回答0FFH，请求重发。1号机接到00H后结束发送。若收到的答复非零，则重新发送数据一次。双方约定采用串行口方式1进行通信，一帧信息为10位，其中有1个起始位、8个数据位和一个停止位；波特率为2400波特，T1工作在定时器方式2，振荡频率选用11.0592MHZ，查表可得TH1=TL1=0F4H，PCON寄存器的SMOD位为0。,3. 串行口应用举例,单片机应用技术,发送程序清单如下： ASTART：CLR EA MOV TMOD，#20H ；定时器1置为方式 2 MOV TH1，#0FDH ；装载定时器初值，波特率? MOV TL1，#0FDH MOV PCON，#00H SETB TR1 ；启动定时器 MOV SCON，#50H ；设定串口方式1，且准备接收应答信号 ALOOP1：MOV SBUF，#01H ；发联络信号 JNB TI，$ ；等待一帧发送完毕 CLR TI ；允许再发送 JNB RI，$ ；等待2号机的应答信号 CLR RI ；允许再接收 MOV A，SBUF ；2号机应答后，读至A CJNE A,#02H, ALOOP1 ；2号机未准备好，继续联络 ALOOP2：MOV R0，#30H ；2号机准备好，设定数据块地址指针初值 MOV R7，#20H ；设定数据块长度初值 MOV R6，#00H ；清校验和单元,3. 串行口应用举例,单片机应用技术,ALOOP3：MOV SBUF，R0 ；发送一个数据字节 MOV A，R6 ADD A，R0 ；求校验和 MOV R6，A ；保存校验和 INC R0 JNB TI，$ CLR TI DJNZ R7，ALOOP3 ；整个数据块是否发送完毕 MOV SBUF，R6 ；发送校验和 JNB TI，$ CLR TI JNB RI，$ ；等待2号机的应答信号 CLR RI MOV A，SBUF ；2号机应答，读至A JNZ ALOOP2 ；2号机应答“错误”，转重新发送 RET ；2号机应答“正确”，返回,3. 串行口应用举例,单片机应用技术,接收程序清单如下： BSTART：CLR EA MOV TMOD，#20H MOV TH1，#0FDH MOV TL1，#0FDH MOV PCON，#00H SETB TR1 MOV SCON，#50H ；设定串口方式1，且准备接收 BLOOP1：JNB RI，$ ；等待1号机的联络信号 CLR RI MOV A，SBUF ；收到1号机信号 CJNE A,#01H, BLOOP1 ；不是1号机联络信号，再等待 MOV SBUF，#02H ；是1号机联络信号，发应答信号 JNB TI，$ CLR TI BLOOP2: MOV R0，#50H ；设定数据块地址指针初值 MOV R7，#20H ；设定数据块长度初值 MOV R6，#00H ；清校验和单元,3. 串行口应用举例,单片机应用技术,BLOOP3：JNB RI，$ CLR RI MOV A，SBUF MOV R0，A ；接收数据转储 INC R0 ADD A，R6 ；求校验和 MOV R6，A DJNZ R7，BLOOP3 ；判数据块是否接收完毕 JNB RI，$ ；完毕，接收1号机发来的校验和 CLR RI MOV A，SBUF XRL A，R6 ；比较校验和 JZ END1 ；校验和相等，跳至发正确标志 MOV SBUF，#0FFH ；校验和不相等，发错误标志 SJMP BLOOP3END1： MOV SBUF，#00H RET,3. 串行口应用举例,单片机应用技术,多机通信 硬件连接主从系统在实际系统中，常采用RS-485标准进行数据传输。,3. 串行口应用举例,单片机应用技术,通信协议所有从机的SM2置1，以接收地址帧主机发地址帧 所有从机收到地址帧后，将收到地址与本机地址比较：相符的从机，使SM2置0（以接收随后的数据帧），并把本机地址发回主机作为应答不符的从机，保持SM2=1，对主机随后发来的数据帧不予理睬。从机发送数据结束后，要发送一帧校验和，并置第9位（TB8）为1，作为从机数据传送结束的标志。,3. 串行口应用举例,单片机应用技术,主机接收数据时先判断数据接收标志（RB8），若RB8=1，表示数据传送结束，并比较此帧校验和，若正确则回送正确信号00H，此信号命令该从机复位（即重新等待地址帧）；若校验和出错，则发送0FFH，命令该从机重发数据。若接收帧的RB8=0，则存数据到缓冲区，并准备接收下帧信息。主机收到从机应答地址后，确认地址是否相符，如果地址不符，发复位信号（数据帧中TB8=1）；如果地址相符，则清TB8，开始发送数据。从机收到复位命令后回到监听地址状态（SM2=1）。否则开始接收数据和命令。,3. 串行口应用举例,单片机应用技术,应用程序主机发地址联络信号：00H，01H，02H ， （即从机设备地址），FFH为命令各从机复位，即恢复SM2=1。主机命令编码为：01H，主机命令从机接收数据；02H，主机命令从机发送数据。其它都按02H对待。,RRDY=1：表示从机准备好接收。TRDY=1：表示从机准备好发送。ERR=1： 表示从机接收的命令是非法的。 程序分为主机程序和从机程序。约定一次传递数据为16个字节，以01H地址的从机为例。,3. 串行口应用举例,单片机应用技术,主机程序清单：设从机地址号存于40H单元，命令存于41H单元。 MAIN：MOV TMOD，#20H ；T1方式2 MOV TH1，#0FDH ；初始化波特率9600 MOV TL1，#0FDH MOV PCON，#00H SETB TR1 MOV SCON，#0F0H ；串口方式3，多机，准备接收应答 LOOP1：SETB TB8 MOV SBUF，40H ；发送预通信从机地址 JNB TI，$ CLR TI JNB RI，$ ；等待从机对联络应答 CLR RI MOV A，SBUF ；接收应答，读至A XRL A，40H ；判应答的地址是否正确 JZ AD_OK,3. 串行口应用举例,单片机应用技术,AD_ERR：MOV SBUF，#0FFH ；应答错误，发命令FFH JNB TI，$ CLR TI SJMP LOOP1 ；返回重新发送联络信号 AD_OK：CLR TB8 ；应答正确 MOV SBUF，41H ；发送命令字 JNB TI，$ CLR TI JNB RI，$ ；等待从机对命令应答 CLR RI MOV A，SBUF ；接收应答，读至A XRL A，#80H ；判断应答是否正确 JNZ CO_OK SETB TB8 SJMP AD_ERR ；错误处理,3. 串行口应用举例,单片机应用技术,CO_OK：MOV A，SBUF ；应答正确，判是发送还是接收 XRL A，#01H JZ SE_DATA ；从机准备好接收，可以发送 MOV A，SBUF XRL A，#02H JZ RE_DATA ；从机准备好发送，可以接收 LJMP SE_DATARE_DATA：MOV R6，#00H ；清校验和接收16个字节数据 MOV R0，#30H MOV R7，#10H,3. 串行口应用举例,单片机应用技术,LOOP2：JNB RI，$ CLR RI MOV A，SBUF MOV R0，A INC R0 ADD A，R6 MOV R6，A DJNZ R7，LOOP2 JNB RI，$ CLR RI MOV A，SBUF ；接收校验和并判断 XRL A，R6 JZ XYOK ；校验正确 MOV SBUF，#0FFH ；校验错误 JNB TI，$ CLR TI LJMP RE_DATA,3. 串行口应用举例,单片机应用技术,XYOK ：MOV SBUF，#00H ；校验和正确，发00H JNB TI，$ CLR TI SETB TB8 ；置地址标志 LJMP RETEND SE_DATA：MOV R6，#00H ；发送16个字节数据 MOV R0，#30H MOV R7，#10H LOOP3 ：MOV A，R0 MOV SBUF，A JNB TI，$ CLR TI INC R0 ADD A，R6 MOV R6，A DJNZ R7，LOOP3,3. 串行口应用举例,单片机应用技术,MOV A，R6 MOV SBUF，A ；发校验和 JNB TI，$ CLR TI JNB RI，$ CLR RI MOV A，SBUF XRL A，#00H JZ RET_END ；从机接收正确 SJMP SE_DATA ；从机接收不正确，重新发送 RET_END：RET,3. 串行口应用举例,单片机应用技术,从机程序清单：设本机号存于40H单元，41H单元存放“发送”命令，42H单元存放“接收”命令。 MAIN：MOV TMOD，#20H ；初始化串行口 MOV TH1，#0FDH MOV TL1，#0FDH MOV PCON，#00H SETB TR1 MOV SCON，#0F0H LOOP1：SETB EA ；开中断 SETB ES SETB RRDY ；发送与接收准备就绪 SETB TRDY SJMP LOOP1,3. 串行口应用举例,单片机应用技术,SERVE：PUSH PSW ；中断服务程序 PUSH ACC CLR ES CLR RI MOV A，SBUF XRL A，40H ；判断是否本机地址 JZ SER_OK LJMP ENDI ；非本机地址，继续监听 SER_OK：CLR SM2 ；是本机地址，取消监听状态 MOV SBUF，40H ；本机地址发回 JNB TI，$ CLR TI JNB RI，$ CLR RI JB RB8，ENDII ；是复位命令，恢复监听 MOV A，SBUF ；不是复位命令，判是“发送”还是“接收” XRL A，41H JZ SERISE ；收到“发送”命令，发送处理 MOV A，SBUF XRL A，42H JZ SERIRE ；收到“接收”命令，接收处理 SJMP FFML ；非法命令，转非法处理,3. 串行口应用举例,单片机应用技术,SERISE：JB TRDY，SEND ；从机发送是否准备好 MOV SBUF，#00H SJMP WAIT01 SEND：MOV SBUF，#02H ；返回“发送准备好” WAIT01：JNB TI，$ CLR TI JNB RI，$ CLR RI JB RB8 ，ENDII ；主机接收是否准备就绪 LCALL SE_DATA ；发送数据 LJMP END FFML：MOV SBUF，#80H ；发非法命令，恢复监听 JNB TI，$ CLR TI LJMP ENDII SERIRE：JB RRDY ，RECE ；从机接收是否准备好 MOV SBUF，#00H SJMP WAIT02,3. 串行口应用举例,单片机应用技术,RECE：MOV SBUF，#01H ；返回“接收准备好”WEIT02：JNB TI，$ CLR TI JNB RI，$ CLR RI JB RB8，ENDII ；主机发送是否就绪 LCALL RE_DATA ；接收数据 LJMP END ENDII：SETB SM2 ENDI：SETB ES END：POP ACC POP PSW RETI,3. 串行口应用举例,单片机应用技术,SE_DATA：CLR TRDY ；发送数据块子程序 MOV R6，#00H MOV R0，#30H MOV R7，#10H LOOP2：MOV A，R0 MOV SBUF，A JNB TI，$ CLR TI INC R0 ADD A，R6 MOV R6，A DJNZ R7，LOOP2 ；数据块发送完毕？ MOV A，R6 MOV SBUF，A JNB TI，$ ；发送校验和 CLR TI JNB RI，$ CLR RI MOV A，SBUF XRL A，#00H ；判发送是否正确 JZ SEND_OK SJMP SE_DATA ；发送错误，重发,3. 串行口应用举例,单片机应用技术,SEND_OK：SETB SM2 ；发送正确，继续监听 SETB ES RETRE_DATA：CLR RRDY ；接收数据块子程序 MOV R6，#00H MOV R0，#30H MOV R7，#10H,3. 串行口应用举例,单片机应用技术,LOOP3：JNB RI，$ CLR RI MOV A，SBUF MOV R0，A INC R0 ADD A，R6 MOV R6，A DJNZ R7，LOOP3 ；接收数据块完毕？ JNB RI，$ ；接收校验和 CLR RI MOV A，SBUF XRL A，R6 ；判断校验和是否正确 JZ RECE_OK MOV SBUF，#0FFH ；校验和错误，发FFH JNB TI，$ CLR TI LJMP RE_DATA ；重新接收,3. 串行口应用举例,单片机应用技术,RECE_OK：MOV A，#00H ；校验和正确，发00H MOV SBUF，A JNB TI，$ CLR TI SETB SM2 ；继续监听 SETB ES RET,3. 串行口应用举例,单片机应用技术,6.3.2 单片机与PC机的通信,应用系统设计中，单片机与PC机可以方便地组合成分布式控制系统。主计算机监督管理各子系统分机的运行状况。其特点是灵活性好、可靠性高。,3. 串行口应用举例,单片机应用技术,DOS环境下，要实现通信只要直接对微机接口芯片8250进行口地址操作即可,WINDOWS环境下，不允许用户直接操作串口地址。可以调用API函数，但较为复杂。使用 VB通信控件（Mscomm）很容易完成通信任务,VB简明易用，实用性强。它具备基本的串行通信能力：即通过串行口发送和接收数据。,3. 串行口应用举例,单片机应用技术,MSComm控件主要属性如下：CommPort：设置并返回通信端口号；Settings： 以字符串的方式设置并返回波特率、奇偶校验、数据位、停止位；PortOpen：设置并返回端口的状态，也可以打开和关闭端口；Input： 从接收缓冲区返回字符和删除字符；Output： 向传输缓冲区写一个字符。,3. 串行口应用举例,单片机应用技术,单片机程序清单如下：,ORG 3000H MAIN：MOV TMOD，#20H ；在11.0592MHz下，串行口波特率 MOV TH1，#0FDH ；9600bps，方式3 MOV TL1，#0FDH MOV PCON，#00H SETB TR1 MOV SCON，#0D8H LOOP：JBC RI，RECEIVE ；接收到数据后立即发出去 SJMP LOOP RECEIVE：MOV A，SBUF MOV SBUF，A SEND：JBC TI，SENDEND SJMP SEND SENDEND：SJMP LOOP,3. 串行口应用举例,单片机应用技术,Sub Form_Load（） MSComm1.CommPort=2MSComm1.PortOpen=TUREMSComm1.Settings=“9600，N，8，1”End SubSub command1_Click（）Instring as string MSComm1.InBufferCount=0MSComm1.Output=ADo Dummy=DoEvents（）Loop Until（MSComm1.InBufferCount2）Instring=MSComm1.Input End Sub Sub command2_Click（）MSComm1.PortOpen=FALSEUnLoad Me End Sub,3. 串行口应用举例,Thank You !,
