《串行通讯》PPT课件.ppt
《《串行通讯》PPT课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《串行通讯》PPT课件.ppt(59页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、第五章:串行通讯,计算机与通信工程学院李耀明,计算机与通信工程学院,2.7 串行通信基础,串行通信:用一根信号线将数据逐位顺序传送串行通信的优势:通信线路少,在远距离通信时可以极大地降低成本;适合于远距离数据传送,也常用于速度要求不高的近距离数据传送PC系列机上有两个串行异步通信接口,键盘/鼠标器/显示器与主机间亦采用串行数据传送。,计算机与通信工程学院,1并行通讯&串行通讯,1.并行通讯传送方式:一次输出一个字节(8位),打印机就是用的并行口就是并行通讯。优点:传输速度快。缺点:适合近距离传送,对于较长距离通讯,传输线成本增加,电器信号衰减,一般采用串行通讯。2.串行通讯串行数据通讯是以一连
2、串的位形式将数据传输出去或接收进来,在任一瞬间只传送一位数据。典型的数据传送方式就是RS232C接口。优缺点与并行接口相反。,计算机与通信工程学院,2.异步通信&同步通信:,同步方式:数据按块传送,包括同步字符、数据块。异步方式:数据按字符传送,每一个字符均按固定的字符格式传送,称为帧,如图。包含字符的起始位、数据位、校验位、停止位四个部分。,计算机与通信工程学院,同步通信,以数据块(帧)为传输单位双方使用同一时钟(主控方提供时钟,被控方接收时钟)外同步:时钟信号另外安排一根传输线自同步:发送时将时钟信号与数据混合编码,接收时译码出时钟数据格式:每个数据块前加12个同步字符(同步头)进行帧同步
3、,一般采用CRC循环冗余校验码同步通信的数据传输效率和传输速率较高,但硬件电路比较复杂串行同步通信主要应用在网络当中,最常使用的同步通信协议有高级数据链路控制协议(HDLC),同步字符,数据,数据,数据,校验,同步字符,计算机与通信工程学院,异步通信,标志:当串行传输在线不传送数据时,他所处的状态称为标志状态。用于告知对方目前是处于待机闲置的状态下。此信号一直保持在高电平。起始位:在真正传送数据位前,会先发送一个低电平的位,用来告知接收端马上就要发送数据。标志信号一直保持在高电平,一旦发送起始位低电平后,在这状态变化的瞬间,接受端与发送端便获得了同步。数据位:起始位发送后,便开始逐位发送数据。
4、数据长度:58位。英文文本文件:7位。8位可以传送任何数据文件。,计算机与通信工程学院,异步通信,奇偶校验位:发送完最后一位数据后,接着输出同位检查位,用来检查数据传送过程中是否发生错误。奇校验:数据各个位的个数是奇数。偶校验:数据各个位的个数是偶数。停止位:数据传送的最后一位是停止位。停止位可以是:1个、1.5个、2个。起始位和停止位主要是为了收发两端获得同步。,计算机与通信工程学院,起止式异步通信协议,起始位每个字符开始传送的标志,起始位采用逻辑0电平,起始位,附加位,停止位,空闲位,数据位,低位,高位,字符,1,0,1,1,1,数据位数据位紧跟着起始位传送。由58个二进制位组成,低位先传
5、送,附加位该位可用于校验或数据标识:可选择奇检验、偶校验或无校验位,停止位表示该字符传送结束。停止位为逻辑1电平,可选择1、1.5、2位。,空闲位传送字符之间的逻辑1电平,表示没有进行传送,计算机与通信工程学院,3.数据传输速率,传输率波特率每秒钟可以传送数据的位数:300、600、1200、2400、4800、9600等传送速度:9600/11=873byte/s通讯协议:9600,8,N,1表示:波特率9600bit/s数据位为8位没有奇偶校验1位停止位起始位一直存在。,计算机与通信工程学院,4.数据传输方式,全双工,站A,站B,站A,站B,站A,站B,半双工,单工,计算机与通信工程学院,
6、2.7.1 MCS-51单片机的串行口,8051内部含有一对全双工的串行传输接口,可以同时传送或接受外部送来的数据。由TXD(脚位11)来发送串行数据,由RXD(脚位10)来接收数据其操作逻辑电平都为TTL准位(0V、5V),如果要与PC做串行数据传输或是连接控制用必须经过RS232信号(+12V、-12V)电平的转换,市面上已有现成的TTL至RS232电平转换IC编号为ICL232或MAX232,只要外加四只电容器,便能完成接口电平转换的工作了。引脚:RxD:P3.0串行数据输入TxD:p3.1串行数据输出GND:接地引脚。SBUF:输出缓冲区。程序控制中均使用SBUF寄存器,8051内部含
7、有发送和接受寄存器,一个读,一个写,二者分别独立工作。其帧格式可有8位、10位和11位能设置各种波特率,计算机与通信工程学院,1、串行口的结构,MCS-51单片机的串行口主要由2个物理上独立的串行数据缓冲器SBUF、输入移位寄存器和控制器等组成。还有2个SFR寄存器SCON和PCON,用于串行口的初始化编程。结构如图所示串行口的发送和接收是以SBUF的名义进行读或写,它们共用一个地址99H。发送:执行写命令MOV SBUF,A指令,发送完后使中断标志TI置“1”。接收:当RI=0时,置“1”允许接收位时,即启动接收,并时使RI=1。执行读命令MOV A,SBUF时,即可从接收SBUF取出信息并
8、由内部总线送CPU。,计算机与通信工程学院,2、串行口控制寄存器,控制寄存器SCON:串行传送控制寄存器。用于存放串行口的控制和状态信息PCON:电源控制寄存器。用于改变串行口的通信波特率波特率发生器可由定时器T1方式2构成。TMOD:定时器模式控制寄存器。TCON:定时器控制寄存器。TH1:TL1:IE:中断允许寄存器。IP:中断优先级控制寄存器。,计算机与通信工程学院,(1)电源控制寄存器PCON,PCON是一个特殊功能寄存器(如下图所示),没有位寻址功能,字节地址为87H。SOMD:双倍波特率控制位。当SMOD=1时,在串行口方式1,2或3情况下,波特率提高一倍。GF1:通用标志位。GF
9、0:通用标志位。PD:8051低功耗标志位,=1置位,=0复位。IDL:8051芯片空闲标志位,置位进入空闲模式。复位时的SMOD值为0。置位:MOV PCON,#80H或MOV 87H,#80H指令使该位置1。,计算机与通信工程学院,(2)串行控制寄存器SCON,用于定义串行口的操作方式和控制它的某些功能。其字节地址为98HSM0,SM1 串行口操作方式选择位,两个选择位对应四种方式工作。SM2 允许方式2和3的多机通信使能位在方式2或3中,若SM2置为1,且接收到的第9位数据(RB8)为0,则接收中断标志RI不会被激活在方式1中,若SM2=1,则只有收到有效的停止位时才会激活RI。在方式0
10、中,SM2必须置为0。REN 允许串行接收位。由软件置位或清零,使允许接收或禁止接收。TB8 是方式2和3中要发送的第9位数据可按需要由软件置位或复位。RB8 是方式2和3中已接收到的第9位数据。在方式1中,若SM2=0,RB8是接收到的停止位。在方式0中,不使用RB8位。,计算机与通信工程学院,(2)串行控制寄存器SCON,TI 发送中断标志。在方式0中当串行发送完第8位数据时由硬件置位;在其他方式中,在发送停止位的开始时由硬件置位。当TI=1时,申请中断,CPU响应中断后,发送下一帧数据。在任何方式中,该位都必须由软件清0。RI 接收中断标志。在方式0中串行接收到第8位结束时由硬件置位。在
11、其他方式中,在接收到停止位的中间时刻由硬件置位。RI=1时申请中断,要求CPU取走数据。但在方式1中,当SM2=1时,若未接收到有效的停止位,则不会对RI置位。在任何工作方式中,该位都必须由软件清0。在系统复位时,SCON中的所有位都被清0。,计算机与通信工程学院,3TMOD(定时器模式控制寄存器),定时器工作于模式2,自动重新加载计数值:20H,计算机与通信工程学院,4TCON(定时器控制寄存器):,激活定时器1:SETB TR1,计算机与通信工程学院,5 IE(中断允许寄存器),串行中断允许:90H,计算机与通信工程学院,6IP(中断优先级控制寄存器),计算机与通信工程学院,串行口的工作方
12、式,计算机与通信工程学院,方式0,此模式主要作串行传输的I/O控制,而非真正的串行通讯应用。TXD引脚输出移位同步脉冲RxD引脚输出或接受串行数据。串行输出没有起始位和结束位,纯粹为8位数据。同步脉冲的宽度是固定的,为系统工作振荡周期的1/12,相当于8051一个指令周期的时间。串行输出将TXD、RxD引脚街道接到串行输入并行输出转换IC,如74LS164,作为硬件扩充.串行输入将TXD、RxD引脚街道接到并行输入串行输出转换IC,如74LS165,作为硬件扩充.,计算机与通信工程学院,方式0,方式0输出(发送)串行数据通过RXD引脚输出TXD引脚输出移位时钟,作移位脉冲输出端。当一个数据写入
13、串行口数据缓冲器时,就开始发送。在此期间,发送控制器送出移位信号,使发送移位寄存器的内容右移一位。直至最高位(D7位)数字移出后,停止发送数据和移位时钟脉冲。完成了发送一帧数据的过程,并置TI为1,就申请中断。若CPU响应中断,则从0023H单元开始执行串行口中断服务程序。,计算机与通信工程学院,方式0,方式0输入(接收)。RXD端为数据输入端TXD端为同步脉冲信号输出端。接收器以振荡频率的1/12的波特率接收TXD端输入的数据信息。REN(SCON4)为串行口接收器允许接收控制位。当REN=0时,禁止接收;REN=1,允许接收。当串行口置为方式0,且REN=1和RI=0时,会启动一次接收过程
14、。在机器周期的S6P2时刻,接收控制器向输入移位寄存器写入11111110,并使移位时钟由TXD端输出。从RXD端(P3.0引脚)输入数据,同时使输入移位寄存器的内容左移一位,在其右端补上刚由RXD引脚输入的数据。这样,原先在输入移位寄存器中的1就逐位从左端移出,而在RXD引脚上的数据就逐位从右端移入。当写入移位寄存器中的最右端的一个0移到最左端时,其右边已经接收了7位数据。这时,将通知接收控制器进行最后一次移位,并把所接收的数据装入SBUF。在启动接收过程开始后的第10个机器周期的S1P1时刻,SCON中的RI位被置位,从而发出中断申请。至此,完成了一帧数据的接收过程。若CPU响应中断,就去
15、执行由0023H作为入口地址的中断服务程序。,计算机与通信工程学院,方式0,方式0主要用于使用CMOS或TTL移位寄存器进行I/O扩展的场合。MCS-51串行口可以外接串行输入并行输出移位寄存器作为输出口和外接并行输入串行输出移位寄存器作为输入口。方式0发送或接收完8位数据后由硬件置位发送中断标志TI或接收中断标志RI。中断标志TI或RI必须由用户在程序中清0CLR TI或CLR RI;ANL SCON,#0FEH或ANL SCON,#0FDH以方式0工作时SM2位必须为“0”。,计算机与通信工程学院,方式1,此为主要使用的串行传输工作模式串行数据位由TXD引脚传输出去RXD引脚接收对方传送来
16、的串行数据数据格式共有10位起始位8位串行数据位停止位。传输率(波特率)由定时器1 来规划,只要将不同的计数初值加载到定时器中,可以设置不同的波特率。,计算机与通信工程学院,方式1,发送。CPU执行任何一条以SBUF为目标寄存器的指令,就启动发送。先把起始位输出到TXD,然后把移位寄存器的输出位送到TXD。接着发出第一个移位脉冲(SHIFT),使数据右移一位,并从左端补入0。此后数据将逐位由TXD端送出,而其左面不断补入0。当发送完数据位时,置位中断标志位TI。,计算机与通信工程学院,方式1,接收串行口以方式1输入时,当检测到RXD引脚上由1到0的跳变时开始接收过程,并复位内部16分频计数器,
17、以实现同步。计数器的16个状态把1位时间等分成16份,并在第7,8,9个计数状态时采样RXD的电平,因此每位数值采样三次,当接收到的三个值中至少有两个值相同时,这两个相同的值才被确认接收。这样可排除噪声干扰。如果检测到起始位的值不是0,则复位接收电路,并重新寻找另一个1到0的跳变。当检测到起始位有效时,才把它移入移位寄存器并开始接收本帧的其余部分。一帧信息也是10位,即1位起始位,8位数据位(先低位),1位停止位。在起始位到达移位寄存器的最左位时,它使控制电路进行最后一次移位。在产生最后一次移位脉冲时能满足下列两个条件:RI=0,接收到的停止位为1或SM2=0时,停止位进入RB8,8位数据进入
18、SBUF,且置位中断标志RI。如果上述两个条件中任何一个不满足,将丢失接收的帧。中断标志RI必须由用户在中断服务程序中清0。通常串行口以方式1工作时,SM2置为“0”。,计算机与通信工程学院,方式2和方式3,此串行传输工作模式与模式1相似串行数据位由TXD引脚传输出去RXD引脚接收对方传送来的串行数据数据格式共有11位,1位起始位(0)8位数据位(低位在先)1位可编程位(即第9位数据)1位停止位(1)第9位位于特殊目的寄存器SCON中的位3中(TB8),在通讯协议中的奇偶校验位可以用该位进行处理。传输率(波特率):方式2为fosc/32或fosc/64;方式3的波特率是可变的,利用定时器1或定
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 串行通讯 串行 通讯 PPT 课件

链接地址:https://www.31ppt.com/p-5457031.html