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MCS-51单片机串行通信口的基本概念与应用

2019-01-18 14:49 ? 次阅读
标签:修改 真钱二八杠 岙外

MCS-51单片机内部有一个全双工的串行通信口,即串行接收和发送缓冲器(SBUF),这两个在物理上独立的接收发送器,既可以接收数据也可以发送数据。但接收缓冲器只能读出不能写入,而发送缓冲器则只能写入不能读出,它们的地址为99H。这个通信口既可以用于网络通信,亦可实现串行异步通信,还可以构成同步移位寄存器使用。如果在传行口的输入输出引脚上加上电平转换器,就可方便地构成标准的RS-232接口。下面我们分别介绍。

MCS-51单片机串行通信口的基本概念与应用

[1]基本概念

数据通信的传输方式

常用于数据通信的传输方式有单工、半双工、全双工和多工方式。

单工方式:数据仅按一个固定方向传送。因而这种传输方式的用途有限,常用于串行口的打印数据传输与简单系统间的数据采集。

半双工方式:数据可实现双向传送,但不能同时进行,实际的应用采用某种协议实现收/发开关转换。

全双工方式:允许双方同时进行数据双向传送,但一般全双工传输方式的线路和设备较复杂。

多工方式:以上三种传输方式都是用同一线路传输一种频率信号,为了充分地利用线路资源,可通过使用多路复用器或多路集线器,采用频分、时分或码分复用技术,即可实现在同一线路上资源共享功能,我们盛之为多工传输方式。

串行数据通信两种形式

异步通信

在这种通信方式中,接收器和发送器有各自的时钟,它们的工作是非同步的,异步通信用一帧来表示一个字符,其内容如下:一个起始位,仅接着是若干个数据位,图2是传输45H的数据格式。

同步通信

同步通信格式中,发送器和接收器由同一个时钟源控制,为了克服在异步通信中,每传输一帧字符都必须加上起始位和停止位,占用了传输时间,在要求传送数据量较大的场合,速度就慢得多。同步传输方式去掉了这些起始位和停止位,只在传输数据块时先送出一个同步头(字符)标志即可。

同步传输方式比异步传输方式速度快,这是它的优势。但同步传输方式也有其缺点,即它必须要用一个时钟来协调收发器的工作,所以它的设备也较复杂。

串行数据通信的传输速率

串行数据传输速率有两个概念,即每秒转送的位数bps(Bit per second)和每秒符号数—波特率(Band rate),在具有调制解调器的通信中,波特率与调制速率有关。

[2].MCS-51的串行口和控制寄存器

串行口控制寄存器

MCS-51单片机串行口寄存器结构如图3所示。SBUF为串行口的收发缓冲器,它是一个可寻址的专用寄存器,其中包含了接收器和发送器寄存器,可以实现全双工通信。但这两个寄存器具有同一地址(99H)。MCS-51的串行数据传输很简单,只要向发送缓冲器写入数据即可发送数据。而从接收缓冲器读出数据即可接收数据。

此外,从图中可看出,接收缓冲器前还加上一级输入移位寄存器,MCS-51这种结构目的在于接收数据时避免发生数据帧重叠现象,以免出错,部分文献称这种结构为双缓冲器结构。而发送数据时就不需要这样设置,因为发送时,CPU是主动的,不可能出现这种现象。

串行通信控制寄存器

在上一节我们已经分析了SCON控制寄存器,它是一个可寻址的专用寄存器,用于串行数据的通信控制,单元地址是98H,其结构格式如下:

表1SCON寄存器结构

SCON

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

SM0

SM1

SM2

REN

TB8

RB8

TI

RI

位地址

9FH

9EH

8DH

9CH

9BH

9AH

99H

98H

下面我们对各控制位功能介绍如下:

(1).SM0、SM1:串行口工作方式控制位。

SM0,SM1工作方式

00方式0

01方式1

10方式2

11方式3

(2).SM2:多机通信控制位。

多机通信是工作于方式2和方式3,SM2位主要用于方式2和方式3。接收状态,当串行口工作于方式2或3,以及SM2=1时,只有当接收到第9位数据(RB8)为1时,才把接收到的前8位数据送入SBUF,且置位RI发出中断申请,否则会将接受到的数据放弃。当SM2=0时,就不管第位数据是0还是1,都难得数据送入SBUF,并发出中断申请。

工作于方式0时,SM2必须为0。

(3).REN:允许接收位。

REN用于控制数据接收的允许和禁止,REN=1时,允许接收,REN=0时,禁止接收。

(4).TB8:发送接收数据位8。

在方式2和方式3中,TB8是要发送的——即第9位数据位。在多机通信中同样亦要传输这一位,并且它代表传输的地址还是数据,TB8=0为数据,TB8=1时为地址。

(5).RB8:接收数据位8。

在方式2和方式3中,RB8存放接收到的第9位数据,用以识别接收到的数据特征。

(6).TI:发送中断标志位。

可寻址标志位。方式0时,发送完第8位数据后,由硬件置位,其它方式下,在发送或停止位之前由硬件置位,因此,TI=1表示帧发送结束,TI可由软件清“0”。

(7).RI:接收中断标志位。

可寻址标志位。接收完第8位数据后,该位由硬件置位,在其他工作方式下,该位由硬件置位,RI=1表示帧接收完成。

电源管理寄存器PCON

PCON主要是为CHMOS型单片机的电源控制而设置的专用寄存器,单元地址是87H,其结构格式如下:

表2PCON电源管理寄存器结构

PCON

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

位符号

SMOD

-

-

-

GF1

GF0

PD

IDL

在CHMOS型单片机中,除SMOD位外,其他位均为虚设的,SMOD是串行口波特率倍增位,当SMOD=1时,串行口波特率加倍。系统复位默认为SMOD=0。

中断允许寄存器IE

中断允许寄存器在前一节中已阐述,这里重述一下对串行口有影响的位ES。ES为串行中断允许控制位,ES=1允许串行中断,ES=0,禁止串行中断。

表3IE中断允许控制寄存器结构

位符号

EA

-

-

ES

ET1

EX1

ET0

EX0

位地址

AFH

AEH

ADH

ACH

ABH

AAH

A9H

A8H

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发表于 2019-01-18 01:33 ? 1300次阅读
三种串行通信简单介绍以及其接口标准

89C52单片机串行通信编程两则

当89C52串行口按工作方式1进行串行数据通信时,假定波特率为1 200b/s,以中断方式传送数据,...

发表于 2019-01-18 11:21 ? 758次阅读
89C52单片机串行通信编程两则

如何计算控制器参数使隔离式CAN(控制器区域网络...

CAN 是一种差分信号标准,广泛用于汽车、工业和仪器仪表行业。它用于不同系统之间的串行通信,这些系统...

发表于 2019-01-18 10:33 ? 928次阅读
如何计算控制器参数使隔离式CAN(控制器区域网络...

FPGA与单片机实现数据串行通信的解决方案

本文针对由FPGA构成的高速数据采集系统数据处理能力弱的问题,提出FPGA与单片机实现数据串行通信的...

发表于 2019-01-18 14:30 ? 2142次阅读
FPGA与单片机实现数据串行通信的解决方案

串行通信层MIPI D‘PHY RX详细解读

MIPI D‘Phy是一种物理上的串行通信层,用于连接应用处理器与显示器或照相机,具有低功耗工作的特...

发表于 2019-01-18 11:09 ? 3933次阅读
串行通信层MIPI D‘PHY RX详细解读

单片机必须了解的外设功能——GPIO/串行通信

活学活用单片机连载将介绍有效使用单片机外设功能的结构及使用方法,能让我们将能学到各种单片机共通的基本...

发表于 2019-01-18 10:45 ? 7259次阅读
单片机必须了解的外设功能——GPIO/串行通信

DSP与蓝牙模块UART口通信电路设计

蓝牙技术作为一种低成本、低功耗、近距离的无线通信技术,正广泛应用于固定与移动设备通信环境中的个人网络...

发表于 2019-01-18 09:28 ? 3039次阅读
DSP与蓝牙模块UART口通信电路设计

基于I2C总线的银行排队系统接口设计

本文以银行排队系统作为例子,提出IIC总线单片机排队系统接口设计。通过IIC总线增加系统接口种类,可...

发表于 2019-01-18 14:34 ? 941次阅读
基于I2C总线的银行排队系统接口设计

GPS与电子罗盘组合,用C8051设计高精度的导...

当前,卫星导航成为导航技术发展的主要方向,自助式导航继续发展,组合导航系统已经成为主要的导航方式。针...

发表于 2019-01-18 11:53 ? 2372次阅读
GPS与电子罗盘组合,用C8051设计高精度的导...

基于FPGA的RS232接口时序逻辑电路设计与实...

电子发烧友网核心提示 :RS 232接口是现在最常用的一种通信接口。随着FPGA技术的高速发展,一些...

发表于 2019-01-18 10:28 ? 3251次阅读
基于FPGA的RS232接口时序逻辑电路设计与实...

基于VC的多线程异步串行通信动态链接库设计

串行通信在工业控制领域一直占据着着重要的地位,上位机对串行接口的访问一般是使用开发环境的串行通信控件...

发表于 2019-01-18 14:58 ? 1527次阅读
基于VC的多线程异步串行通信动态链接库设计
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