C51单片机————串行接口
C51单片机————串行接口
1.引文
计算机和外界的信息交换叫做通信。
串行和并行
基本的通信方式分为2种：串行和并行
串行通信：这种通信方式发送/接收数据是一位一位按顺序（bit）的进行传输的（相当于公路的单行道吧！）
传输线多（每次多传一位就多一根线）、价格贵、适合近距离的传输、传输速度快
并行通信：发送/接收数据可以是多位同时传输的（到底是多少位一起传输，要看硬件设备了）
传输线只需要1到2根就可以、便宜、远距离传输、但是速度慢（别人一次传几个，你一次传一个你说慢不慢）
同步和异步
这个怎么区分呢？
根据帧信息的格式区分的！
同步：我的理解就是通信的双方拥有相同的时间线，严格按照此时间线进行通信
1. 通信的数据格式是 ：同步字符–连续的数据–校验字节
2. 速度高于异步，硬件结构高
异步：可以看做不同时间轴的操作
1. 通信的数据格式是 ：一帧数据为11位的帧格式：起始位–数据8位–校验位-停止位 （1帧==11位）
通俗点的理解：
大家都买过衣服吧！在商场去买和在某宝上买就像同步和异步操作。
在商场买衣服，需要选衣服，选了衣服后让服务员帮你包好，然后结束自己带回家，这个过程是连续的。
在某宝上呢？你只是需要选衣服、下单然后就等着收快递了，虽然衣服还没有送到家，但是你买衣服的任务已经完成了。商家接到你的订单后，就会加紧安排送货，当然这一切已经跟你无关了，你已经支付完成，想什么就能去干什么了。
额。。。好像也不通俗。。。
通信方向
单工传送：单行道，数据只可以朝着一个方向！
半双工：可以双向传送的车道，但是两个方向不可同时使用（不能同时发送接收）
全双工：双向传送的车道，可同时发送接收。
2.串行通信的任务
串行接口就在这儿起作用了？
CPU处理并行数据的，让他处理串行数据的话就需要串行接口的帮忙了！CPU还要遵守串行通信的协议（通信双方都需要遵守的约定，约定有：数据格式、同步方式、传送步骤、检查/纠错的方式、控制符的定义。。。）
串行接口的任务：
- 数据的处理（不同的串行通信有不同的数据格式）
- 并行数据和串行数据的转换
- 数据的传输速度
- 传输的错误检测（奇偶校验位、校验码。。。）
串行接口的类型：
串行通信接口Serial Communication Interface：设备之间互联接口，互相之间距离较长
串行扩展接口Serial Expand Interface： SPI IIC。。。
Baud rate | bps | Band width：
Baud rate波特率：单位时间里传输的二进制代码有效位数
bps比特率：单位时间里传输的码元个数
Band width带宽：
1. 模拟信号中：带宽是信号所占频率
2. 数字信号里：带宽是传送数字信号速率
单片机中波特率和比特率数值上相同（一个状态对应一个1或0）
3.单片机串行口结构和工作原理
51单片机的串行口：可编程、全双工。
1. 可作为UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）
2. 同步移位器
3. 帧格式：8位、10位、11位
4. 可设置波特率
SBUF：发送和接收的数据缓冲区
SOCN：串行口控制寄存器 （98H）
PCON：电源控制寄存器 （87H）
TI：发送中断标志位 （方式0：发送结束硬件置1 发送前软件置0）
RI：接收中断标志位 （方式0：发送结束硬件置1 发送前软件置0）
TXD： P3.1引脚，发送数据口
RXD： P3.0引脚，接收数据口
发送和接收SBUF可同时发送接收（它们在物理上独立的）但是它们公用 SFR地址99H。
发送时：data 写入SBUF ，经过TXD发出
接收时：存储RXD接收到的数据
（1）SCON 串行口控制寄存器（地址98h）
| SCON （98H） | |||||||
| SM0 |
SM1 | SM2 |
REN | TB8 |
RB8 | TI |
RI |
| 方式选择 |
多机通信控制 |
串行接收允许 | 欲发的第九位 |
欲收的第九位 | 发送中有无中断 |
接收中有无中断 | |
| 有四种方式0、1、2、3 |
方式2、3时候用 |
0禁止、1允许 | 方式2、3中 |
方式2、3中 | 软件清零 硬件置一 |
软件清零 硬件置一 |
|
（2）PCON 串行口控制寄存器（地址87h）
| PCON （78H） | |||||||
| SMOD |
X | X |
X | GF1 |
GF0 | PD |
IDL |
| 波特率加倍位 |
X | X |
X | 通用标志位 | 掉电方式位 | 待机方式位 | |
| 1加倍、0不加倍 |
X | X |
X | 用户可作为软件使用标志 | 1激活掉电工作方式 | 1激活待机工作方式 | |
4.单片机串行口工作方式
方式0：
| 方式0 ：移位寄存器IO方式 |
| TXD：移位数据IO |
| RXD：移位时钟IO |
| 波特率 = fosc / 12 |
| 8位 数据为一帧，不设置其实和停止位，从最低位开始发送 |
| 发送过程：（1）.写SBUF（2）.8位数据发完，TI=1（3）.发送下一数据 |
| 接收过程：（1）.REN=1（2）.8位数据收完，RI=1（3）.读SBUF |
| 功能：（1）短距离单片机之间数据传输（2）扩展输出接口 。。。 |
方式1：
| 方式1：波特率可变10位异步通信方式 |
| TXD：串行数据发送端 |
| RXD：串行数据接收端 |
| 波特率 :
baudrate=2SMOD32∗(T1的溢出率) b a u d r a t e = 2 S M O D 32 ∗ ( T 1 的 溢 出 率 )
|
| 波特率 :
baudrate=2SMOD32∗fosc12∗（256−X） b a u d r a t e = 2 S M O D 32 ∗ f o s c 12 ∗ （ 256 − X ）
>> X为T1的计数初值 T1工作在方式2（这是计数器的工作方式哈） |
| 10位 数据为一帧，从最低位开始发送 起始位和停止位是自动插入的 |
| 使用了T1计数器 |
方式2：
| 方式2：波特率固定11位异步通信方式 |
| TXD：串行数据发送端 |
| RXD：串行数据接收端 |
| 波特率固定 :
baudrate=2SMOD∗fosc64 b a u d r a t e = 2 S M O D ∗ f o s c 64
|
| 11位 数据为一帧，从最低位开始发送 |
| 起始位和停止位是自动插入的 |
| 第九个数据是TB8、RB8（分别是发送和接收）位提供的 |
方式3：
| 方式3：波特率可变11位异步通信方式 （数据格式同方式2、波特率计算同方式1） |
| TXD：串行数据发送端 |
| RXD：串行数据接收端 |
| 波特率可变同方式1 :
baudrate=2SMOD32∗fosc12∗（256−X） b a u d r a t e = 2 S M O D 32 ∗ f o s c 12 ∗ （ 256 − X ）
>> X为T1的计数初值 T1工作在方式2（这是计数器的工作方式哈） |
| 11位 数据为一帧，从最低位开始发送 |
| 起始位和停止位是自动插入的 |
| 第九个数据是TB8、RB8（分别是发送和接收）位提供的 |
5.单片机串行口编程
编程要点：
1. 波特率计算
2. 控制字填写
3. 两种工作方式选择（查询和中断）
4. 两方波特率一致，可约定某一个标志字符作为发送数据的开始（多机通信中，标志字符就是各分机的地址）
- 查询方式：
发送程序：发数据— 查询TI — 发送下一个数据（先发后查）
接收程序：查询RI—读数据—查询RI—读下一个数据（先查后收） - 中断方式：
发送程序：发数据—等待中断 — 发送下一个数据
接收程序：等待中断，在中断中再接收下一个数据
两种方式中都要注意清TI、RI
ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 0030H
MAIN:
MOV TMOD,#20H ;TMOD设置 T1方式二
MOV TH0 ,#3cH;
TL0 = #0b0H; ;初值
MOV SCON,#40H ;SCON设置 串行方式1
MOV R0,#20h ;发送的数据缓冲区起始地址
MOV R7,#32 ;发送的数据个数
SETB TR1 ;启动定时器，TRx = 1
SETB EA ;中断总开关
SETB ET1 ;定时器0 允许中断
LOOP：
MOV SBUF,@R0;发送的数据放到缓冲区
JNB TI,$ ; TI==0 死循环
CLR TI ;软件清零
INC R0 ;下一个数据
DJNZ R7,LOOP;是否发完
HERE:AJMP HERE
ENDORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 0030H
MAIN:
MOV TMOD,#20H ;TMOD设置 T1方式二
MOV TH0 ,#3cH;
TL0 = #0b0H; ;初值
MOV SCON,#50H ;串行方式1 可接收REN
MOV R0,#20h ;发送的数据缓冲区起始地址
MOV R7,#32 ;发送的数据个数
SETB TR1 ;启动定时器，TRx = 1
SETB EA ;中断总开关
SETB ET1 ;定时器0 允许中断
LOOP：JNB RI,$ ;RI ==0 死循环
CLR RI ;软件清零
MOV @R0,SBUF;发送的数据放到缓冲区
INC R0 ;下一个数据
DJNZ R7,LOOP;是否发完
HERE:AJMP HERE
END如有错误！请多多包含，方便的话留个言！我好马上修改。