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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,*,第7章,MCS-51,的串行口,全双工,的,异步,通信串行口,4种工作方式,波特率由片内定时器/计数器控制。每发送或接收一帧数据，均可发出中断请求。除用于串行通信，,还可用来扩展并行,I/O,口。,7.1 串行口的结构,串行口内部结构如下图，,两个物理上独立的接收和发送缓冲器,，可同时收、发数据。,两个缓冲器共用一个特殊功能寄存器字节地址：,SBUF（99H）。,控制寄存器共两个：,特殊功能寄存器,SCON,和,PCON,。,7.1.1 串行口控制寄存器,SCON,字节地址98,H，,可位寻址，格式如图所示,。,（1）,SM0、SM1,串行口4种工作方式的选择位,表 串行口的4种工作方式,SM0 SM1,方式,功 能 说 明,0 0,0,同步移位寄存器方式(用于扩展,I/O,口),0 1,1,8位异步收发,波特率可变(由定时器控制),1 0,2,9位异步收发,波特率为,fosc/64,或,fosc/32,1 1,3,9,位异步收发,波特率可变(由定时器控制),（2）,SM2,多机通信控制位,用于方式2或方式3中。,当串行口以,方式2或方式3接收,时，,如果,SM2=1,，,只有当接收到的第9位数据（,RB8）,为“1”时，才将接收到的前8位数据送入,SBUF，,并置“1”,RI，,产生中断请求；当接收到的第9位数据（,RB8）,为“0”时，则将接收到的前8位数据丢弃。,如果,SM2=0,，则不论第9位数据是“1”还是“0”，都将接收到的前8位数据送入,SBUF,中，并置“1”,RI，,产生中断请求。,在,方式1,时，如果,SM2=1，,则只有收到停止位时才会激活,RI。,在,方式0,时，,SM2,必须为0。,（3）,REN,允许串行接收位,由软件置“1”或清“0”。,REN=1,允许串行口接收数据。,REN=0,禁止串行口接收数据。,（4）,TB8,发送的第9位数据,方式2和3时，,TB8,是要发送的第9位数据，可作为,奇偶校验位,使用，多机通信中表示主机发送的是,地址帧,或,数据帧,的标志。,=1,为地址帧,=0,为数据帧,（5）,RB8,接收到的第9位数据,方式2和3时，,RB8,存放接收到的第9位数据。在方式1，如果,SM2=0，RB8,是接收到的停止位。在方式0，不使用,RB8。,（6）TI,发送中断标志位,方式0时,，串行发送第8位数据结束时由硬件置“1”,其它工作方式,，串行口发送停止位的开始时置“1”。,TI=1,表示一帧数据发送结束，可供软件查询，也可申请中断。,CPU,响应中断后,向,SBUF,写入要发送的下一帧数据。,TI,必须由软件清0。,（,7）,RI,接收中断标志位,方式0时,，接收完第8位数据时，,RI,由硬件置1。,其它工作方式,，串行口接收到停止位时，该位置“1”。,RI=1，,表示一帧数据接收完毕，并申请中断,CPU,从接收,SBUF,取走数据。该位状态也可,软件查询。,RI,必须由软件清“0”。,7.1.2,特殊功能寄存器,PCON,字节地址为87,H，,没有位寻址功能,。,SMOD：,波特率选择位,。,例如：方式1的波特率的计算公式为：,方式1波特率,=（2,SMOD,/32）,定时器,T1,的溢出率,也称,SMOD,位为,波特率倍增位,。,7.2 串行口的4种工作方式,7.2.1 方式0,同步移位寄存器输入,/,输出方式,，常用于外接移位寄存器，以扩展并行,I/O,口。,8位数据为一帧，不设起始位和停止位，先发送或接,收最低位。,波特率固定为,fosc/12,。,帧格式如下：,1方式0发送,当,CPU,执行一条将数据写入发送缓冲器,SBUF,的指令时，产生一个正脉冲，串行口即把,SBUF,中的,8位数据以,fosc/12,的固定波特率从,RXD,引脚串行输出,，低位在先,TXD,引脚输出同步移位脉冲,，发送完8位数据置“1”中断标志位,TI。,时序如图,7-5,所示。,2方式0接收,REN=1,，接收数据，,REN=0，,禁止接收,。,REN=1，,允许接收,。向串口的,SCON,写入控制字（置为方式0，并置“1”,REN,位，同时,RI=0）,时，产生一个正脉冲，串行口即开始接收数据。,RXD,为数据输入端，,TXD,为移位脉冲信号输出端,，,接收器也以,fosc/12,的固定波特率,采样,RXD,引脚的数据信息，当收到8位数据时置“1”,RI。,表示一帧数据接收完，时序如下：,方式0下，,SCON,中的,TB8、RB8,位没有用到，发送或接收完8位数据由硬件置“1”,TI,或,RI,，,CPU,响应中断。,TI,或,RI,须由用户软件清“0”，可用如下指令：,CLR TI；TI,位清“0”,CLR RI；RI,位清“0”,方式0时，,SM2,位必须为0。,7.2.2 方式1,SM0、SM1,=01,方式1,一帧数据,为10位，1个起始位（0），8个数据位，1个停止位（1），先发送或接收最低位。帧格式如下,：,方式1波特率=(2,SMOD,/32),定时器,T1,的溢出率,SMOD,为,PCON,寄存器的最高位的值（0或1）。,1方式1发送,方式1输出时，数据由,TXD,（,P3.1,）脚输出，,一帧信息为10位,，1位起始位0，8位数据位（先低位）和1位停止位1。,当执行一条数据写发送缓冲器,SBUF,的指令，就启动发送。图中,TX,时钟的频率就是发送的波特率。,发送开始时，内部发送控制信号变为有效。将起始位向,TXD,输出，此后，每经过一个,TX,时钟周期，便产生一个移位脉冲，并由,TXD,输出一个数据位。8位数据位全部发送完毕后，置,“,1,”,TI,。方式1发送数据的时序，如图,7-8,所示。,2方式1接收,数据从,RXD（P3.0）,脚输入。当检测到起始位的负跳变时，开始接收数据。,定时控制信号有两种,：,接收移位时钟,（,RX,时钟，频率和波特率相同）和,位检测器采样脉冲,（频率是,RX,时钟的16倍，1位数据期间，有16个采样脉冲），当采样到,RXD,端从1到0的跳变时就启动检测器，,接收的值是3次连续采样,（第7、8、9个脉冲时采样）,取其中两次相同的值,进行,表决,以,确认是否是真正的起始位,（负跳变）的开始。,当一帧数据接收完，须同时满足两个条件，接收才真正有效。,RI=0,，,即上一帧数据接收完成时，,RI=1,发出的中断请求已被响应，,SBUF,中的数据已被取走，说明“接收,SBUF”,已空。,SM2=0,或,收到的停止位=1,（方式1时，停止位已进入,RB8），,则收到的数据装入,SBUF,和,RB8（RB8,装入停止位），且置“1”中断标志,RI。,若这两个条件不同时满足，收到的数据将丢失。,7.2.3 方式2,9位,异步通信接口。,每帧数据均为11位,，1位起始位0，8位数据位（先低位），1位可程控的第9位数据和1位停止位。帧格式如下。,方式2波特率=（2,SMOD,/64）,fosc,1方式2发送,发送前，先根据通信协议由软件,设置,TB8,（,例如，双机通信时的奇偶校验位或多机通信时的地址/数据的标志位）。将要发送的数据写入,SBUF,，启动发送过程。串行口能自动取出,TB8,，并装入第,9,位数据的位置再发送。发送完毕，置,“,1,”,TI,。方式2发送数据波形如图所示。,例7-1,方式2发送在双机通信中的应用。,下面的,发送,中断服务程序，是在双机通信中，以,TB8,作为奇偶校验位，处理方法为数据写入,SBUF,之前，先将数据的奇偶校验位写入,TB8(,设第2组工作寄存器区的,R0,作为发送数据区地址指针)，以保证采用偶校验发送。,PIPTI：PUSH PSW ；,现场保护,PUSH A,SETB RS1 ；,选择第2组工作寄存器区,CLR RS0,CLR TI ；,发送中断标志清“0”,MOV A，R0；,取数据,MOV C,P ；,校验位送,TB8,采用偶校验,MOV TB8,C,MOV SBUF,A ；,启动发送,INC R0 ；,数据指针加1,POP A ；,恢复现场,POP PSW,RETI ；,中断返回,2方式2接收,SM0、SM1,=10，,且,REN=1,。数据由,RXD,端输入，接收11位信息。当位检测到,RXD,从1到0的负跳变，并判断起始位有效后，开始收一帧信息。在接收完第9位数据后，,需满足两个条件,，才能将接收到的数据送入,SBUF。,（1）,RI=0，,意味着接收缓冲器为空。,（2）,SM2=0,或,接收到的第9位数据位,RB8=1,时,。,当上述两个条件满足时，接收到的数据送入,SBUF,（,接收缓冲器），,第9位数据送入,RB8,，,并置“1”,RI。,若不满足两个条件，接收的信息将被丢弃。,方式2接收数据的时序如图所示。,例7-2,方式2接收在双机通信中的应用。,本例与上例相对应。若第9位数据为校验位，在接收程序中作,偶校验,处理，设1组寄存器区的,R0,为数据缓冲器指针。,PIRI:PUSH PSW,PUSH A,SETB RS0 ；,选择1组寄存器区,CLR RS1,CLR RI,MOV A,SBUF ；,收到数据送,A,MOV C,P,JNC L1,；,C,0,，跳,L1,JNB RB8,ERP;ERP,为出错处理程序,AJMP L2,L1:JB RB8,ERP,；,RB8,1,，跳,ERP,L2:MOV R0,A,INC R0,POP A,POP PSW,AJMP RTN,ERP:；,出错处理程序段,RTN,：,RETI,7.2.4,方式3,SM0、SM1,=11,，串口为方式3。,波特率可变的9位异步通信方式，,除波特率外，方式3和方式2相同。,方式3的时序见方式2。,方式3波特率=,（2,SMOD,/32）,定时器,T1,的溢出率,7.3 多机通信,要,保证主机与所选择的从机实现可靠的通信,，必须保证串口具有识别功能。,SCON,中的,SM2,位,就是满足这一条件而设置的,多机通信控制位。,原理：,在串行口以方式2（或方式3）接收时，,若,SM2=1,，,表示置多机通信功能位，有两种可能：,（1）,接收到的第9位数据(,RB8),为,1,时,，数据才装入,SBUF，,并,置中断标志,RI=1,向,CPU,发出中断请求；,（2）接收到的,第9位数据为,0,时,，则,不产生中断标志,，,信息将抛弃,。,若,SM2=0,，,则,接收的第9位数据不论是0还是1,，都产生,RI=1,中断标志，接收到的数据装入,SBUF,中。,应用上述特性，便可实现,MCS-51,的多机通信。,设多机系统中有一主机和3个8031从机，,如下图。,主机的,RXD,与从机的,TXD,相连，主机,TXD,与从机的,RXD,端相连。从机地址分别为00,H、01H,、,02H。,多机通信工作过程：,（1）从机串行口,编程为方式2或方式3接收,，且,置“1”,SM2,和,REN,位,，使从机只处于多机通信且接收地址帧的状态。,（2）主机,先将从机地址,（即准备接收数据的从机）,发给各从机,主机发出的,地址信息,的第9位为1，,各从机的串行口接收到的第9位信息,RB8,为1，且由于,SM2=1，,则置“1”,RI，,各从机响应中断，执行中断程序。在中断服务子程序中，,判主机送来的地址是否和本机地址相符合,，,相符则该从机,清“0”,SM2,位,，准备接收主机的数据或命令；若,不符，则保持,SM2=1,状态,。,（3）,接着主机发送数据帧,，此时各从机串行口接收到的,RB8=0，,只有地址相符合的从机系统（即已清“0”,SM2,位的从机）,才能激活,RI,，,从而进入中断，在中断程序中接收主机的数据（或命令）；,其它的从机因,SM2,1,，又,RB8=0,不激活中断标志,RI,，,不能进入中断，接收的数据丢失。,前图所示的多机系统是主从式，由主机控制多机之间的通信，,从机和从机的通信只能经主机才能实现,。,7.4 波特率的制定方法,方式0、方
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