嵌入式第6章3MCS-51的串行接口

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,6.3 MCS-51,的串行接口,6.3.1,串行通信基础,计算机与外部设备或计算机与计算机之间的数据交换称为通信。通信分为并行通信与串行通信两种基本方式。,并行通信,：将数据的各位,用多条数据线同时进行传送,，,外加地址线和通信控制线。优点是传输速率高，缺点是,长距离传输成本高，可靠性差，只适用于近距离传输。,串行通信,：将数据分成,1,位,1,位的形式在一条传输线上逐,个地传送,。优点是传输线少，长距离传送时成本低，缺,点是传输速率低。,6.3.1,串行通信基础,(a),并行通信方式,(b),串行通信方式,图,4.10,并行和串行通信方式,6.3.1,串行通信基础,1.,串行通信的种类,根据数据传输方式的不同，可将串行通信分为同步 通信和异步通信。,1),同步通信,同步通信是一种数据连续传输的串行通信方式，通信时发送方把需要发送的多个字节数据和校验信息连接起来，组成数据块。,发送时，发送方只需在数据块前插入,1,2,个特殊的同步字符，然后按特定速率逐位输出,(,发送,),数据块内的各位数据。,接收方在接收到特定的同步字符后，也按相同速率接收数据块内的各位数据。,6.3.1,串行通信基础,典型的同步通信格式如下：,在这种通信方式中，数据块内的各位数据之间没有间,隔，传输效率高；,发送、接收双方必须保持同步,(,使用同一时钟信号,),，,且数据块长度越大，对同步要求就越高。,同步通信设备复杂，成本高，一般只用在高速数字通,信系统中。,同步字符,1,同步字符,2,N,个字节的连续数据,校验信息,1,校验信息,2,6.3.1,串行通信基础,2),异步通信,异步通信是以字符帧为单位进行传输。,每帧数据由,4,部分组成：起始位,(,占,1,位,),、数据位,(,占,位,),、奇偶校验位,(,占位，也可以没有校验,位,),、停止位,(,占,1,或,2,位,),。,图,4.11,中给出的是,8,位数据位、,1,位奇偶校验位和,1,位,停止位，加上,1,位起始位，共,11,位组成一个传输帧。,6.3.1,串行通信基础,图,4.11,异步通信字符帧格式,6.3.1,串行通信基础,发送方：传送时先输出起始位“”作为联络信号，接下来的是数据位和奇偶校验位，停止位“,1”,表示一个字符的结束。其中，数据的低位在前，高位在后。字符之间允许有不定长度的空闲位。,接收方：传送开始后，接收设备不断检测传输线的电平状态，当收到一系列的“,1”(,空闲位或停止位,),之后，检测到一个“”，说明起始位出现，就开始接收所规定的数据位和奇偶校验位以及停止位。,异步通信的特点：所需传输线少，设备开销较小，在单片机控制系统中得到广泛的应用。但每个字符要附加,2,3,位用于起止位，各帧之间还有间隔，因此传输效率不高。,6.3.1,串行通信基础,2.,串行通信数据传输方向,根据串行通信数据传输的方向，可将串行通信系统传输方式分为：,单工方式、半双工方式和全双工方式,，如图,4.12,所示。,图,4.12,数据传输方式,6.3.1,串行通信基础,1),单工：数据传输仅能从发送设备传输到接收设备。,2),半双工：两个串行通信设备之间只有一条数据线，,数据传输可以沿两个方向，但,需要分时进行,。,3),全双工：是指两个串行通信设备之间,可以同时进行,接收和发送,。,3,种方式中，全双工方式的效率最高；,半双工方式配置和编程相对灵活，传输成本较低 ；,串行通信设备常选用半双工方式。,6.3.1,串行通信基础,3.,波特率,数据的传输速率可以用波特率表示。,波特率是信号每秒变化的次数，,单位是：符号,/s,比特率是每秒传送二进制数的位数,单位是：,(bit/s,或,kbit/s),。,如每秒传送,240,个字符，而每个字符格式包含,10,位这时的波特率为,10,位,(bit)240,个,/s = 2400 bit/s,。,在异步串行通信中，接收方和发送方应使用相同的波特率，才能成功传送数据。,6.3.2,串行接口的基本结构,MCS-51,单片机内部有一个全双工异步串行,I/O,接口。,MCS-51,串行接口的内部简化结构如图,4.13,所示。,图,4.13 MCS-51,串行接口结构图,6.3.2,串行接口的基本结构,P3.0,是串行数据接收端,RXD,，,P3.1,是串行数据发送端,TXD,。,串行接口的结构,由串行接口控制电路、发送电路和接收电路,3,部分组成。,发送电路,由发送缓冲器,(SBUF),、发送控制电路组成，用于串行接口的发送。,接收电路,由接收缓冲器,(SBUF),、接收控制电路组成，用于串行接口的接收。,两个数据缓冲器,(SBUF),在物理上相互独立，在逻辑上却占用同一字节地址,99H,。,6.3.3,串行接口的控制与实现,单片机串行接口工作方式是通过初始化设置，将两个相应控制字分别写入串行控制寄存器,SCON(98H),和电 源控制寄存器,PCON(97H),即可。,1.,和串行接口有关的,特殊功能寄存器,1),数据缓冲器,(99H),发送缓冲器：只管发送数据，,CPU,写入,SBUF,的时候,(MOV SUBF,，,A),即为发送；,接收缓冲器：只管接收数据，,CPU,读取,SBUF,的过程,(MOV A,，,SUBF),即为接收。,6.3.3,串行接口的控制与实现,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。所以可同时发送数据、接收数据。,对于发送缓冲器，因为发送时,CPU,是主动的，不会产生重叠错误。,接收缓冲器是,双缓冲结构,，以避免在接收下一帧,数据之前，,CPU,未能及时响应接收器的中断，没有把上一帧数据读走，就会丢失前一个字节的内容。,6.3.3,串行接口的控制与实现,2),串行接口控制寄存器,SCON (98H),用于控制串行接口的工作状态，其格式如下：,位,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,字节地址,SCON,SM0,SM1,SM2,REN,TB8,RB8,TI,RI,98H,位地址,9FH,9EH,9DH,9CH,9BH,9AH,99H,98H,6.3.3,串行接口的控制与实现,(1) SM0,和,SM1,：用于设置串行接口的工作方式，,2,位可选择,4,种工作方式，如表,4-3,所示。其中，,UART,是通用异步接收和发送器的英文缩写， 是晶振频率。,表,4,-,3,串行接口的工作方式设置,/64,或,SM0,SM1,方,式,功能说明,波特率,0,0,0,移位寄存器,/12,0,1,1,8,位,UART,可变,1,0,2,9,位,UART,/32,1,1,3,9,位,UART,可变,6.3.3,串行接口的控制与实现,(2) REN,：允许串行接收位。由软件置位或清零。,REN=1,时，串行接口允许接收数据；,REN=0,时，则禁止接收。,(3) TB8,：在方式,2,或方式,3,中，是发送数据的第,9,位。可以用作数据的奇偶校验位，或在多机通信中，作为地址帧,/,数据帧的标志位。,(4) RB8,：在方式,2,或方式,3,中，是接收到数据的第,9,位，作为奇偶校验位或地址帧,/,数据帧的标志位。在方式,1,时，若,SM2=0,，则,RB8,是接收到的停止位。,6.3.3,串行接口的控制与实现,(5) TI,：发送中断标志位。由内部硬件使,TI,置“,1”,，向,CPU,发中断申请。必须用软件将其清“,0”,，取消此中断申请。,(6) RI,：接收中断标志位。由内部硬件使,RI,置“,1”,，向,CPU,发中断申请。必须用软件将其清“,0”,，取消此中断申请。,(7) SM2,：为多机通信控制位，主要用于方式,2,和方式,3,。通过控制,SM2,，可以实现多机通信。,7.3.2,多机通信接口,1,多机通信原理,串行口控制寄存器,SCON,中的,SM,2,为多机通信接口控制位。串行口以方式,2,或,3,接收时，若,SM,2,为,1,，则仅当接收到的第,9,位数据,RB,8,为,1,时，数据才装入,SBUF,，置位,RI,，请求,CPU,对数据进行处理；当,SM,2,为,0,时，则接收到一个数据后，不管第,9,位数据,RB,8,是,0,还是,1,，都将数据装入接收缓冲器,SBUF,并置位中断标志,RI,，请求,CPU,处理。,发送：先发送地址帧（,TB8=1,），,再发送数据帧（,TB8=0,）。,MCS-51,单片机多机通信系统举例,TXD,RXD,8031,主机,TXD RXD,8031,0#,从机,TXD RXD,8031,1#,从机,TXD RXD,8031,2#,从机,发送分二步：,1.,先发送地址,(,第九位为,1,即,TB8=1),所有子机都能接收,2.,再发送数据,(,第九位为,0,即,TB8=0),只有地址指定的子机接收,接收分二步：,1.,待接收状态 置,SM2=1,只接收,RB8=1,的信息帧,即地址信息,2.,收到的地址与本机符合时，置,SM2=0,即可接收数据信息,因为,:,数据帧的,RB8=0,6.3.3,串行接口的控制与实现,(8),电源控制寄存器,PCON (97H),其中只有,1,位,SMOD,与串行接口工作有关，格式如下：,(9) SMOD,：波特率系数控制位。在串行接口方式,1,、方式,2,、方式,3,时，波特率与,SMOD,有关，当,SMOD=1,时，波特率加倍，否则不加倍。复位时，,SMOD=0,。,PCON,的地址为,97H,，不能位寻址，需要字节传送。,位,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,字节地址,PCON,SMOD,97H,6.3.3,串行接口的控制与实现,2.,串行接口的工作方式,串行接口可由,SCON,中的,SM0,、,SM1,设置,4,种工作方式。,1),方式,0,串行接口为,同步移位寄存器的输入,/,输出方式,，而不是,通信方式，可外接移位寄存器，用于扩展并行,I/O,接口。,注意：数据都由,RXD(P3.0),引脚输入或输出，,TXD,引脚,总是用于输出同步移位脉冲。,发送和接收均为,8,位数据，低位在先，高位在后。波特,率固定为,/12,。,6.3.3,串行接口的控制与实现,2),方式,0,输出,方式,0,时输出时序如图,4.14,所示,。,图,4.14,方式,0,输出时序,6.3.3,串行接口的控制与实现,当执行任何一条写,SBUF,的指令时，就启动了串行接口的发送过程,(,如,MOV SBUF,，,A),。,内部的定时逻辑在,SBUF,写入数据之后，经过一个完整的机器周期，输出移位寄存器中输出位的内容送,RXD,引脚输出；,移位脉冲由,TXD,引脚输出，它使,RXD,引脚输出的数据移入外部移位寄存器。,当数据的最高位,D7,位移出后，停止发送数据和移位脉冲，就完成了,1B,的输出，并把中断标志,(TI),置“,1”,。,如要再发送下一字节数据，必须用软件先将,TI,清“,0”,。,6.3.3,串行接口的控制与实现,3),方式,0,输入,方式,0,时输入时序如图,4.15,所示。,当,SCON,中的接收允许位,REN=1,和,RI=0,时，就会启动一次串行接口接收过程。,串行数据从,RXD,引脚输入，移位脉冲由,TXD,引脚输出。,当接收完一帧数据后，由硬件将输入移位寄存器中的内容写入,SBUF,，并把中断标志,(RI),置“,1”,。,如要再接收数据，就再用软件将,RI,清“,0”,。,6.3.3,串行接口的控制与实现,方式,0,时输入时序如图,4.15,所示。,图,4.15,方式,0,输入时序,6.3.3,串行接口的控制与实现,4),方式,1,串行接口为,波特率可变的,8,位数据的异步通信接口。,TXD,为数据发送引脚，,RXD,为数据接收引脚。,传送,1,帧数据为,10,位，其中，,1,位起始位,(0),，,8,位数据位,(,低位在先,),，,1,位停止位,(1),。,方式,1,的波特率由定时器,(T1),的溢出率和,SMOD,的状态决定。,6.3.3,串行接口的控制与实现,5),方式,1,输出,方式,1,的发送时序如图,4.16,所示。,图,4.16,方式,1,的发送时序,6.3.3,串行接口的控制与实现,执行一条写,SBUF,的指令就启动了发送过程。,在发送移位时钟的作用下，从,TXD,引脚先送出起始位,(0),，然后是,8,位数据位，最后是停止位,(1),。,1,帧,10,位数据发送完后，将中断标志,(TI),置“,1”,，向,CPU,申请中断。,如要再发送下一字节数据，必须用软件先将,TI,清“,0”,。,6.3.3,串行接口的控制与实现,6),方式,1,输入,软件使,REN=1,和,RI=0,时，就启动了接收过程。,接收器以所选择波特率的,16,倍速率采样,RXD,引脚电平，,检测到,RXD,引脚输入电平发生负跳变时，说明起始位有,效，将其移入输入移位寄存器，并开始接收这,1,帧信息,的其余位。,接收过程中，将每个数据位宽度分成,16,个状态，并在中,间的第,7,、,8,、,9,状态时对,RXD,采样，采样数据从输入移,位寄存器右边移入，起始位移至输入移位寄存器最左边,时，控制电路进行最后一次移位。,6.3.3,串行接口的控制与实现,当,RI=0,，且,SM2=0(,或接收到的停止位为“,1”),时，将接收到的,9,位数据的前,8,位数据装入接收,SBUF,，第,9,位,(,停止位,),进入,RB8,，并置,RI=1,，向,CPU,请求中断。如要再接收数据，就再用软件将,RI,清“,0”,。,图,4.17,方式,1,的接收时序,6.3.3,串行接口的控制与实现,7),方式,2,和方式,3,串行接口为,9,位数据的异步通信接口。,TXD,为数据发送引脚，,RXD,为数据接收引脚。,传送,1,帧数据为,11,位。其中,1,位起始位,(0),，然后是,8,位数据位,(,低位在先,),，第,10,位是,SCON,中的,TB8,或,RB8,，最后,1,位是停止位,(1),。,方式,2,的波特率固定为晶振频率的,1/64,或,1/32,，方式,3,波特率由定时器,(T1),的溢出率和,SMOD,的状态决定。,6.3.3,串行接口的控制与实现,8),方式,2,和方式,3,输出,方式,2,和方式,3,的发送时序如图,4.18,所示。,图,4.18,方式,2,和方式,3,的发送时序,6.3.3,串行接口的控制与实现,CPU,向,SBUF,写入数据时，就启动了发送过程。,SCON,中的,TB8,写入输出移位寄存器的第,9,位，,8,位数据装入,SBUF,。,发送开始时，先把起始位,0,输出到,TXD,引脚，然后是,9,位数据位，最后是停止位,(1),。,1,帧,11,位数据发送完后，将中断标志,(TI),置“,1”,，向,CPU,申请中断。,如要再发送下一字节数据，必须用软件先将,TI,清,0,。,6.3.3,串行接口的控制与实现,9),方式,2,和方式,3,输入,方式,2,和方式,3,的接收时序如图,4.19,所示。,图,4.19,方式,2,、方式,3,的接收时序,6.3.3,串行接口的控制与实现,软件使,REN=1,和,RI=0,时，就启动了接收过程。,接收器就以所选频率的,16,倍速率开始采样,RXD,引脚的电平状态，当检测到,RXD,引脚发生负跳变时，说明起始位有效，将其移入输入移位寄存器，开始接收这,1,帧数据。,接收时，将每个数据位宽度分成,16,个状态，并在中间的第,7,、,8,、,9,状态时对,RXD,采样，采样数据从右边移入输入移位寄存器，在起始位,0,移到最左边时，控制电路进行最后一次移位。,6.3.3,串行接口的控制与实现,当,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和,RB8(,接收数据的第,9,位,),，置,RI=1,，向,CPU,请求中断。,如要再接收数据，就再用软件将,RI,清“,0”,。,如果条件不满足，则数据丢失，且不置位,RI,，继续搜索,RXD,引脚的负跳变。,6.3.3,串行接口的控制与实现,3.,波特率的计算,串行通信双方对发送或接收数据的波特率事先要约定好保持一致。,MCS-51,单片机的波特率设置与工作方式有关，其中方式,0,和方式,2,的波特率是固定的，而方式,1,和方式,3,的波特率是可变的，由定时器,T1,的溢出率和,SMOD,的状态决定。,6.3.3,串行接口的控制与实现,各种方式的波特率计算由以下公式确定：,方式,0,的波特率,= /12,方式,2,的波特率,=(2SMOD/64),方式,1,的波特率,=(2SMOD/32)(T1,溢出率,),方式,3,的波特率,=(2SMOD/32)(T1,溢出率,),6.3.3,串行接口的控制与实现,当,T1,作为波特率发生器时，常使,T1,工作在自动重装初值的,8,位定时器方式，并禁止,T1,中断。,这种方式可避免重新设定定时初值而产生波特率误差。,TH1,从初值计数到产生溢出，它每秒溢出的次数称为溢出率。,T1,溢出率,=/12256-(TH1),6.3.3,串行接口的控制与实现,在单片机的应用中，相同机种单片机的波特率很容易达到一致，只要晶振频率相同，可以采用完全一致的设置参数。,异机种单片机的波特率设置较难达到一致，这时的设计原则应使两个通信设备之间的波特率误差小于,2.5%,。,常用的串行接口波特率、晶振频率以及各参数的关系如表,4-4,所示。,6.3.3,串行接口的控制与实现,表,4-4,常用波特率、晶振频率与定时器,(T1),的参数关系,串口工作方式,及波特率,/(bit/s),fosc/MHz,SMOD,定时器,(T1),C/T,工作方式,初值,方式,0,1MHz,12,无关,方式,2,375kHz,12,1,无关,方式,1,方式,3,62.5 kHz,12,1,0,2,FFH,19.2 kHz,11.0592,1,0,2,FDH,9600Hz,11.0592,0,0,2,FDH,4800Hz,11.0592,0,0,2,FAH,2400Hz,11.0592,0,0,2,F4H,1200Hz,11.0592,0,0,2,E8H,6.3.4,用串行接口扩展并行,I/O,接口,串行接口工作在方式,0,时用于扩展并行,I/O,接口 。,74LS164,为一个,1,位串行输入,8,位并行输出的移位寄存器，,TXD,引脚输出的移位脉冲将,RXD,引脚输出的数据,(,低位在先,),逐位移入,74LS164,，扩展,8,个,LED,指示灯。,74LS165,为一个,8,位并行输入,1,位串行输出的移位寄存器，,TXD,引脚输出的移位脉冲将,74LS165,的,8,位并行输入的数据,(,低位在先,),逐位移入,RXD,引脚，扩展,8,个按键。,图,4.20,为一个串行接口扩展并行,I/O,接口方案,。,6.3.4,用串行接口扩展并行,I/O,接口,【,例,】,【,功能,】,如图,4.20,所示的,8,个,LED,指示灯，指示,8,个按键闭合状态，有键按下时对应的指示灯亮。,图,4.20,串行接口扩展并行,I/O,接口方案,6.3.4,用串行接口扩展并行,I/O,接口,【,实现程序,】,SIO,：,MOVSCON,，,#10H,；,REN=1,，,RI=0,，,SM0=0,，,SM1=0,，,；串行口工作在方式,0,且启动接收过程,LOOP,：,CLR P1.0,；允许并行读入按键到,74LS165,S/=0,；有按键的位读数为,0,SETB P1.0,；允许串行移位，,S/=1,CLR RI,；启动接收,JNB RI,，,$,；若,RI=0,，,8,位数据未接收完，等待,MOV A,，,SBUF,；若,RI=1,，,8,位数据接收完，读入,A,CLR TI,；清发送标志，准备发送,MOV SBUF,，,A,；启动发送，输出数据位,0,，,;,将点亮对应位,LED,JNB TI,，,$,；,8,位数据未发送完，等待,SJMP LOOP,；,8,位数据发送完，循环,6.3.5,串行通信接口标准,除了满足波特率、工作方式和特殊功能寄存器的设定外，串行通信双方必须采用相同的接口标准，才能进行正常的通信。,由于不同设备串行接口的信号线定义、电气规格等特性都不尽相同，因此要使这些设备能够互相连接，需要统一的串行通信接口。,下面介绍常用的,RS-232C,和,RS-485,串行通信接口标准。,6.3.5,串行通信接口标准,1. RS-232C,接口,RS-232C,定义了数据终端设备,(DTE),与数据通信设备,(DCE),之间的物理接口标准。接口标准包括引脚定义、电气特性和电平转换几方面内容：,1),引脚定义,RS-232C,接口规定使用,25,针“,D”,型口连接器，常用,9,针“,D”,型口连接器替代,25,针连接器。连接器引脚定义如图,:,6.3.5,串行通信接口标准,RS-232C,接口主要信号线的功能定义如表,4-5,所示。,表,4-5 RS-232C,标准接口主要引脚定义,插针序号,信号名称,功能,1,DCD,载波检测,2,RXD,接收数据,(,串行输入,),3,TXD,发送数据,(,串行输出,),4,DTR,DTE,就绪,(,数据终端准备就绪,),6.3.5,串行通信接口标准,插针序号,信号名称,功能,5,SGND,信号接地,6,DSR,DCE,就绪,(,数据建立就绪,),7,RTS,请求发送,8,CTS,允许发送,9,RI,振铃指示,6.3.5,串行通信接口标准,2),电气特性,RS-232C,采用负逻辑电平，规定,DC(-3,-15V),为逻辑,1,，,DC(+3,+15V),为逻辑,0,。,通常,RS-232C,的信号传输最大距离为,30m,。,最高传输速率为,20kbit/s,。,RS-232C,的逻辑电平与通常的,TTL,和,MOS,电平不兼容，为了实现与,TTL,或,MOS,电路的连接，要外加电平转换电路。,6.3.5,串行通信接口标准,3) RS-232C,电平与,TTL,电平转换驱动电路,常见的,TTL,到,RS-232C,的电平转换器有,MC1488,、,MC1489,和,MAX 202/232/232A,等芯片。,图,4.22 MAXM 202 / 232 / 232A,内部逻辑功能,6.3.5,串行通信接口标准,2. RS-485,接口,RS-232C,推出的时间较早，传输速率慢，传输距离短，无法满足许多工业现场的使用要求。,EIA,相继公布了,RS-449,、,RS-423,、,RS-422,和,RS-485,等替代标准。,RS-485,以其优秀的特性、较低的成本在工业控制领域得到了广泛的应用。,6.3.5,串行通信接口标准,1),引脚定义,RS-485,使用两种标准接口连接器，,37,针“,D”,型口连接器和,9,针“,D”,型口连接器，主要信号线的功能定义如表,4-6,所示。,表,4-6 RS-422,标准接口主要引脚定义,插针序号,信号名称,功能,1,Shield,屏蔽地,2,RTS+,请求发送,+,3,RTS,-,请求发送,-,4,TXD+,发送数据,+,5,TXD,-,发送数据,-,6,CTS+,允许发送,+,7,CTS,-,允许发送,-,8,RXD+,接收数据,+,9,RXD,-,接收数据,-,6.3.5,串行通信接口标准,2),电气特性,RS-485,工作于半双工方式，采用一对平衡差分信号线。,RS-485,是一种多发送器标准，在通信线路上最多可以使用,32,对差分驱动器,/,接收器。,驱动器输出电平,DC(-1.5,-6V),为逻辑“,1”,，,DC(+3,+15V),为逻辑“,0”,。,接收器输入差分电压在,-200mV,以下时为逻辑“,1”,，在,+200mV,以上时为逻辑“,0”,。,通常,RS-485,的信号传输最大距离为,1200m,，最高传输速率为,10Mbit/s,。,6.3.5,串行通信接口标准,3) RS-485,电平与,TTL,电平转换驱动电路,RS-485,的驱动接口部分通常由,Maxim,公司生产的差分平衡器收发芯片,MAX 481/483/485/487/489,等，每种型号的芯片内部均集成了一个驱动器和一个接收器。,MAX 481/483/485/487,为,8,引脚封装，引脚功能说明如下。,6.3.5,串行通信接口标准,(1) RO,：接收器输出；,(2),：接收器输出使能，引脚为“,0”,，允许接收器，,引脚为输出“,1”,，接收器输出被禁止；,(3) DE,：驱动器输出使能，引脚为“,1”,，允许驱动器工,作，引脚为“,0”,，驱动器工作被禁止；,(4) DI,：驱动器输入；,(5) GND,：接地端；,(6) A,：接收器非反相输入和驱动器非反相输出端；,(7) B,：接收器反相输入和驱动器反相输出端；,(8) VCC,：电源端，电压范围可以是,4.75,5.25V,；,6.3.5,串行通信接口标准,其引脚分布与典型工作电路如图,4.23,所示：,图,4.23 MAX 481/ 483/ 485/487,引脚图及接口示意图,6.3.6,单片机串行接口通信技术举例,1.,单片机与单片机之间的双机通信,双机之间通信应考虑接口电路、通信协议和程序编,制等几个方面问题。,1),接口电路,TTL,电平通信接口：系统之间的距离在,1m,范围内,RS-232C,通信接口：系统之间的距离在,30m,范围内,RS-485,通信接口：系统之间的距离在,1200m,范围内,6.3.6,单片机串行接口通信技术举例,双机通信根据通信距离和抗干扰性，可选择,TTL,电平直连，,RS-232C,和,RS-485,等接口方法如图,4.24,所示。,(a) TTL,电平传输通信接口电路,b) RS-232C,通信接口电路,图,4.24,双机通信接口电路,6.3.6,单片机串行接口通信技术举例,(c) RS-485,通信接口电路,图,4.24,双机通信接口电路,6.3.6,单片机串行接口通信技术举例,2),通信协议,TTL,电平直连，,RS-232C,双机通信的软件设计方法是一样的。,RS-485,双机通信是半双工方式，在单片机系统发送或接收数据前，应先将,MAX485,的发送门或接收门打开。,当,P1.0=1,时，发送门打开，接收门关闭；当,P1.0=0,时，接收门打开，发送门关闭。,6.3.6,单片机串行接口通信技术举例,下面以图,4.24(a)(b),为接口电路，规定双机通信协议如下：,(1),通信的甲、乙双方均可发送和接收；,(2),约定采用串行口方式,1,进行通信，,1,帧信息为,10,位；,(3),波特率为,2400Bd,，,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”,；,6.3.6,单片机串行接口通信技术举例,(4),设甲机是发送方，乙机是接收方。当甲机发送时，,先发送一个“,0AAH”,联络信号，乙机收到后回答一,个“,55H”,应答信号，表示同意接收；,(5),假定数据块长度为,100B,，数据放在起始地址为,1000H,的片外,RAM,中，一个数据块发送完毕后立即,发送“校验和”；,(6),若两者相等，说明接收正确，乙机回答,0FH,；若两,者不相等，说明接收不正确，乙机回答,0F0H,，请求,重发。,6.3.6,单片机串行接口通信技术举例,归纳联络信号，并以为指令格式定义如表,4-7,所示。,信号名称,伪指令,信号常量,说明,READY,EQU,0AAH,主机开始通信发出呼叫信号,OK,EQU,55H,从机准备好，表示同意接收数据,SUCC,EQU,0FH,数据发送成功,ERRO,EQU,0F0H,数据传送错误,LENTH,EQU,64H,发送,/,接收数据块长度,ADDR,EQU,1000H,发送,/,接收数据存储起始地址,6.3.6,单片机串行接口通信技术举例,3),程序实现,收发数据采用的是查询方式，程序实现如下。,【,甲机发送程序,】,START,：,CLR EA,MOV TMOD,，,#20H,；定时器,1,置为方式,2,MOV TH1,，,#0F4H,；装载定时器初值，波特率,2400,MOV TL1,，,#0F4H,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,TLP1,：,MOV SBUF,，,#READY,；发联络信号“,0AAH”,JNB TI,，,$,；等待,1,帧发送完毕,CLR TI,；允许再发送,JNB RI,，,$,；等待乙机的应答信号,CLR RI,；允许再接收,MOV A,，,SBUF,；乙机应答后，读至,A,XRL A,，,#OK,；判断乙机是否准备完毕,JNZ TLP1,；乙机未准备好，继续联络,6.3.6,单片机串行接口通信技术举例,TLP2: MOV DPTR,，,#ADDR,；乙机准备好，设定数据块地址指针初值,MOV R7,，,#LENTH,；设定数据块长度初值,MOV R6,，,#00H,；清校验和单元,TLP3: MOVX A,，,DPTR,MOV SBUF,，,A,；发送一个数据字节,ADD A,，,R6,；求校验和,MOV R6,，,A,；保存校验和,INC DPTR,JNB TI,，,$,CLR TI,DJNZ R7,，,TLP3,；整个数据块是否发送完毕,MOV SBUF,，,R6,；发送校验和,JNB TI,，,$,CLR TI,JNB RI,，,$,；等待乙机的应答信号,CLR RI,MOV A,，,SBUF,；乙机应答，读至,A,XRL A,，,#SUCC,；判断乙机是否接收正确,JNZ TLP2,；乙机应答“错误”，转重新发送,RET,；乙机应答“正确”，返回,6.3.6,单片机串行接口通信技术举例,【,乙机接收程序,】,START,：,CLR EA,MOV TMOD,，,#20H,MOV TH1,，,#0F4H,MOV TL1,，,#0F4H,MOV PCON,，,#00H,SETB TR1,MOV SCON,，,#50H,；设定串口方式,1,，且准备接收,RLP1,：,JNB RI,，,$,；等待甲机的联络信号,CLR RI,MOV A,，,SBUF,；收到甲机信号,XRL A,，,#READY,；判是否为甲机联络信号,JNZ RLP1,；不是甲机联络信号，再等待,MOV SBUF,，,#OK,；是甲机联络信号，发应答信号,JNB TI,，,$,CLR TI,MOV DPTR,，,#ADDR,；设定数据块地址指针初值,MOV R7,，,#LENTH,；设定数据块长度初值,MOV R6,，,#00H,；清校验和单元,6.3.6,单片机串行接口通信技术举例,RLP2,：,JNB RI,，,$,CLR RI,MOV A,，,SBUF,MOVX DPTR,，,A,；接收数据存储,INC DPTR,ADD A,，,R6,；求校验和,MOV R6,，,A,DJNZ R7,，,RLP2,；判数据块是否接收完毕,JNB RI,，,$,；完毕，接收乙机发来的校验和,CLR RI,MOV A,，,SBUF,XRL A,，,R6,；比较校验和,JZ GOOG,；校验和相等，跳至发正确标志,MOV SBUF,，,#ERRO,；校验和不相等，发错误标志,JNB TI,，,$,；转重新接收,CLCR TI,GOOD: MOV SBUF,，,#OK,RET,6.3.6,单片机串行接口通信技术举例,单片机与,PC,组合构成的,分布控制系统,是工控系统的一个重要发展方向。,在系统中，单片机一般称为下位机，通常用来完,成数据的采集和上传。,由,PC,、网络设备、数据库服务器组成的后台应用部分则统称为上位机，,对下位机的上传数据进行分析并处理。,6.3.6,单片机串行接口通信技术举例,如图,4.25,所示的热表控制分布式工控系统。,图,4.25,热表控制分布式工控系统,6.3.6,单片机串行接口通信技术举例,1),硬件的接口电路,MAX485,的使能端，,DE,由,AT89C51,的,P2.7,控制。,单片机的晶振选用,11.0592MHz,。,如图,4.26,所示，,PC,的接口直接接到,RS-232,串口即可。,图,4.26,单片机与,MAX485,接口电路,6.3.6,单片机串行接口通信技术举例,2),软件设计,PC,应用软件在视窗,Windows,系统下采用简单易学的,Visual Basic(,简称,VB),编程。,VB,提供了具有强大功能的通信控件,MSCOMM,，文件名为,MSCOMM.vbx,。该控件可设置串行通信的数据发送和接收，对串口状态及串口通信的信息格式和协议进行设置。,6.3.6,单片机串行接口通信技术举例,假设每台,PC,管理,4,块热表，仅作主机呼叫，单片机应答判断后，向上传输热量值的,通信协议如下：,(1),通信的甲、乙双方均可发送和接收；,(2),单片机约定采用串行接口方式,3,进行通信，波特率,为,9600Bd,。,(3),待机时热表单片机为接收状态，接收到呼叫后判断,是否呼叫本机；是，向主机传输热量值，否，不作,响应。主机接收到返回值在界面显示。超时提示自,动退出。,6.3.6,单片机串行接口通信技术举例,【PC,程序实现,(VB,程序语言,)】,Public dealy As string,；定义延时参数,Sub Form_Load(),MSComm.CommPort=1,；设置接口数,MSComm.PortOpen=TURE,；开接口,MSComm.Settings=“9600,，,N,，,8,，,1”,；设置通信参数,Timer.interval=1000,；设置定时时间,End Sub,Sub Send_Click1(),；读取热表,1,的主机程序,；读其他,3,个热表的程序相似,Dim Istring as string,MSComm.InBufferCount=0,；输入缓冲区置零,MSComm.Output=“1”,；呼叫热表,1,Timer.Enabled=true,；使能定时器,Do,DoEvents(),；等待接收数据,6.3.6,单片机串行接口通信技术举例,If dealy=“dl” then,；判断是否超时,Goto exitsub,End if,Loop Until(MSComm.InBufferCount=6),TxtReceive.text=MSComm.Input,；接收到数据显示,Timer.Enabled=FALSE,MSComm.InBufferCount=0,Exitsub:,MsgBox “,超时！无数据返回！”,Timer1.Enabled=FALSE,End Sub,Sub Exit_Click(),MSComm.PortOpen=FALSE,UnLoad Me,End Sub,6.3.6,单片机串行接口通信技术举例,【,热表,1,单片机程序实现,】,【,说明,】,热量值以,ASCII,码存储于,40H45H,ORG 2000H,MAIN,：,MOV SP,60H,MOV TMOD,，,#20H,；在,11.0592MHz,下，串行接口波特率,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,CLR P2.7,；,MAX485,接收使能端有效,NOP,SJMP LOOP,6.3.6,单片机串行接口通信技术举例,RECEIVE,：,MOV A,，,SBUF,CJNE A,“1”,LOOP,；判断是否呼叫本机,SETB P2.7,；,MAX485,发送使能端有效,NOP,MOV R1,，,#06H,MOV R0,，,#40H,SCYCLE,：,LCALL SDATA,；发送热量值，调用发送子程序,INC R0,DJNZ R1,，,SCYCLE,；发送完毕？,LJMP LOOP,SDATA:MOV A,，,R0,；发送子程序,MOV SBUF,，,A,SWAIT:JBC TI,，,SEXIT,SJMP SWAIT,SEXIT,：,RET,