西南大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院機(jī)械專業(yè)單片機(jī)第7章.ppt

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第7章串行接口技術(shù),通信，指微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部部件之間、微型計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間、微型計(jì)算機(jī)與微型計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送（信息交換）。,并行通信，即數(shù)據(jù)的各位同時傳送；串行通信，即數(shù)據(jù)一位一位順序傳送。,串行通信的分類,1．異步通信數(shù)據(jù)通常是以字符（或字節(jié)）為單位組成字符幀傳送的。字符幀由發(fā)送端一幀一幀地發(fā)送，通過傳輸線為接收設(shè)備一幀一幀地接收。發(fā)送端和接收端可以有各自的時鐘來控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，這兩個時鐘源彼此獨(dú)立，互不同步。,字符幀（數(shù)據(jù)幀）,1)起始位。位于字符幀開頭，只占一位，始終為邏輯0低電平，用于向接收設(shè)備表示發(fā)送端開始發(fā)送一幀信息。2)數(shù)據(jù)位。緊跟起始位之后，根據(jù)情況可取5位、6位、7位或8位，低位在前高位在后。若所傳送數(shù)據(jù)為ASCII字符，則取7位。3)奇偶校驗(yàn)位。位于數(shù)據(jù)后，僅占一位，用于表征串行通信中采用奇校驗(yàn)還是偶校驗(yàn)。4)停止位。位于字符幀末尾，為邏輯“1”高電平，通?？扇?位、1.5位、2位或更多，用于向接收端表示一幀字符信息已發(fā)送完畢，也為發(fā)送下一幀字符作準(zhǔn)備。,第n-1字符幀,數(shù)據(jù)傳送速率,在串行通信中，數(shù)據(jù)是按位進(jìn)行傳送的，因此傳送速率用每秒傳送數(shù)據(jù)位的數(shù)目來表示，稱之為波特率（Baudrate），單位是bit/s（bitpersecond位/秒）。波特率是串行通信的重要指標(biāo)，用于表征數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?。波特率越高，?shù)據(jù)傳輸速度越快，但和字符的實(shí)際傳輸速率不同，字符的實(shí)際傳輸速率是指每秒鐘內(nèi)所傳字符的幀數(shù)，和字符幀格式有關(guān)。例如，假如數(shù)據(jù)傳送的速率是120字符/秒，而每個字符如上述規(guī)定包含10數(shù)位（1個起始位，8個數(shù)據(jù)位和1個停止位組成一幀），則其傳送波特率為：10bit120/s＝1200波特。每一位的傳送時間td為波特率的倒數(shù),同步通信,以一串字符為一個傳送單位，字符間不加標(biāo)識位，在一串字符開始用同步字符標(biāo)識，硬件要求高，通訊雙方須嚴(yán)格同步。,串行通信的傳輸方向,半工通信,半雙工通信,全雙工通信,又稱通信規(guī)程，是指通信雙方對數(shù)據(jù)傳送控制的一種約定。約定中包括對數(shù)據(jù)格式，同步方式，傳送速度，傳送步驟，檢糾錯方式以及控制字符定義等問題做出統(tǒng)一規(guī)定，通信雙方必須共同遵守，它也叫做鏈路控制規(guī)程。,通信協(xié)議,7.2MCS-51單片機(jī)的串行接口,MCS-51內(nèi)有一個可編程全雙工串行接口，具有UART（通用異步接收和發(fā)送器）的全部功能。,串行通信過程,1.發(fā)送過程：MOVSBUF,A指令產(chǎn)生“寫SBUF”脈沖，A字符送入SBUF（發(fā)送）寄存器，同時啟動數(shù)據(jù)由TXD（P3.1）引腳串行發(fā)送，當(dāng)一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完即發(fā)送緩沖器空時，由硬件自動將發(fā)送中斷標(biāo)志位TI置位，向CPU發(fā)出中斷請求。2.接收過程：MOVA，SBUF指令把SBUF（接收）寄存器中接收到的字符傳送到累加器A中。當(dāng)RI=0時，置允許接收位REN（即SCON的D4）=1就啟動一次接收過程，外界數(shù)據(jù)通過引腳RXD(P3.0)串行輸入，數(shù)據(jù)的最低位首先進(jìn)入輸入移位器，一幀接收完畢再并行送入緩沖器SBUF中，同時將接收位RI置位，向CPU發(fā)出中斷請求。,串行口的控制寄存器,SBUF——串行口數(shù)據(jù)緩沖器共兩個，發(fā)送寄存器、接收SBUFSBUF共用一個地址99H。SCON——串行口控制寄存器。PCON——電源及波特率選擇寄存器,在方式2和方式3中，若SM2=1，則多機(jī)通信控制位，當(dāng)接收到的第9位數(shù)據(jù)RB8＝0時不啟動接收中斷標(biāo)志RI（即RI=0），并且將接收到的前8位數(shù)據(jù)丟棄；當(dāng)RB8＝1時，才將接收到的前8位數(shù)據(jù)送入SBUF，并置位RI產(chǎn)生中斷請求。當(dāng)SM2=0時，則不論第9位數(shù)據(jù)為0或1，都將前8位數(shù)據(jù)裝入SBUF中，并產(chǎn)生中斷請求。,SCON,串行方式的定義,例：設(shè)串行口工作在方式1，允許接收，則指令為：MOVSCON,#01010000B,,只有該位有用，為1時，波特率2；為0時不變。,電源控制寄存器PCON,87H,串行口的工作方式與波特率設(shè)置,方式0同步移位寄存器方式。,常用于外接外部同步移位寄存器擴(kuò)展I/O口波特率固定為fosc/12,即每個機(jī)器周期移位一次。串行數(shù)據(jù)從RXD(P3.0)端輸入或輸出，同步移位脈沖由TXD(P3.1)送出。,方式0同步移位寄存器方式。,,,,,A,CLK,6,5,4,3,14,13,12,11,數(shù)據(jù)輸入,,,移位脈沖,RXD,TXD,8051,74LS165,,,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,,,,,,,,,接收,串行數(shù)據(jù)由RxD逐位移入SBUF中；TxD輸出移位時鐘，頻率=fosc/12；?每接收8位數(shù)據(jù)RI就自動置1；?必須用軟件清零RI。,發(fā)送,SBUF中的串行數(shù)據(jù)由RxD逐位移出；TxD輸出移位時鐘，頻率=fosc/12；?每送出8位數(shù)據(jù)，TI就自動置1；?必須用軟件清零TI。,方式0同步移位寄存器方式。,,方式1方式1是10位數(shù)據(jù)的異步通信口。TXD為數(shù)據(jù)發(fā)送引腳，RXD為數(shù)據(jù)接收引腳。1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位。,,,,1、方式1輸出,,2、方式1輸入,軟件置REN為1，接收器以選擇波特率16倍速率采樣RXD引腳電平,方式2和方式3方式2或方式3時為11位數(shù)據(jù)的異步通信口。TXD為數(shù)據(jù)發(fā)送引腳，RXD為數(shù)據(jù)接收引腳,起始位1位，數(shù)據(jù)9位（含1位附加的第9位，發(fā)送時為SCON中的TB8，接收時為RB8），停止位1位，一幀數(shù)據(jù)為11位。方式2、3僅僅為波特率控制方式不同。方式2波特率為晶振頻率1/64或1/32，方式3波特率由定時器T1的溢出率決定。,波特率的計(jì)算在串行通信中，收發(fā)雙方對發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的速率要約定相同。串行口的四種工作方式對應(yīng)三種波特率。波特率計(jì)算公式：方式0的波特率=fosc/12方式2的波特率=（2SMOD/64）fosc方式1、3的波特率=（2SMOD/32）（T1溢出率）,初值計(jì)算公式為：,T1作為波特率發(fā)生器，T1工作在定時方式2狀態(tài)（8位自動裝初值）,方式2和方式3輸出,方式2和方式3輸入,P170例10-2,ORG0000HAJMPMAIN……LCALLRESU……ORG0100HRESU:MOVR6,#0AHMOVR0,#40HRCV0:CLRP1.0SETP1.0MOVR1,#02HRCV1:MOVSCON,#10HWAIT:JNBRI,WAIT,CLRRIMOVA,SUBFMOV@R0,AINCR0DJNZR1,RCV1DJNZR6,RCV0RET…………END,,例10-3,P1.0RXD8051TXD,A/B/CLR74LS164CLK,,,,,,/CLR＝0，74LS164輸出端全為0/CLR＝1，并且CK=074LS164輸出端保持不變,Vcc,ORG0100HMOVA,#55HLOOP:CLRP1.0SETBP1.0MOVSCON,#00HMOVSUBF,AJNBTI,$CLRTILCALLDELAYRLASJMPLOOPRETDELAY:…….……RET,ORG00HMOVA,#55HLOOP:CLRP1.0SETBP1.0MOVSCON,#00HMOVSUBF,AJNBTI,$CLRTILCALLDELAYRLASJMPLOOPDELAY:…….……RET,,P172例10-4方式1,RXD8051TXDGND,TXD8051RXDGND,,,,,,GND,為確保通信成功，通信雙方要遵守共同約定的協(xié)議。協(xié)議內(nèi)容包括雙方采取一致的通信方式，一致波特率的設(shè)定，確認(rèn)哪臺為接收機(jī)，哪臺為發(fā)送機(jī)，設(shè)定通信開始發(fā)送機(jī)的呼叫信號、接收機(jī)的應(yīng)答信號，通信結(jié)束的標(biāo)志信號等。,方式2、3用第9位數(shù)據(jù)作奇偶校驗(yàn)位：,,在數(shù)據(jù)通信中由于傳輸距離較遠(yuǎn)，數(shù)據(jù)信號在傳送過程中可能會產(chǎn)生畸變，從而引起誤碼。,用第9位數(shù)據(jù)作奇偶校驗(yàn)。將一字節(jié)數(shù)據(jù)的奇偶性置入TB8位一同發(fā)送。在接收端可以用第9位數(shù)據(jù)來核對接收的數(shù)據(jù)的奇偶性是否相符。,方式2、3用第9位數(shù)據(jù)作多機(jī)通信的聯(lián)絡(luò)位：,1.所有從機(jī)的SM2位置1，處于接收地址幀狀態(tài)。2.主機(jī)發(fā)一地址幀，其中8位是地址，第9位為地址/數(shù)據(jù)的區(qū)分標(biāo)志，1表示為地址幀。3.所有從機(jī)收到地址幀后，都將接收的地址與本機(jī)的地址比較。對于地址相符的從機(jī)，使自己的SM2位置0（以接收主機(jī)隨后發(fā)來的數(shù)據(jù)幀），并把本站地址發(fā)回主機(jī)作為應(yīng)答；對于地址不符的從機(jī)，仍保持SM2=1，不理主機(jī)隨后發(fā)來的數(shù)據(jù)幀。4.主機(jī)、從機(jī)通訊完成后，從機(jī)將自己的SM2=1。,串行口的編程串行口需初始化后：（1）按選定串行口的工作方式設(shè)定SCON的SM0、SM1兩位二進(jìn)制編碼。（2）對于工作方式2或3，應(yīng)根據(jù)需要在TB8中寫入待發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)（地址為1,數(shù)據(jù)為0)。（3）計(jì)算、設(shè)定接收/發(fā)送的波特率（4）是否采用中斷,,,單片機(jī)與PC機(jī)的通信在工控系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐中，單片機(jī)與PC機(jī)組合構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)。分布式系統(tǒng)主從管理，層層控制。主控計(jì)算機(jī)監(jiān)督管理各子系統(tǒng)分機(jī)的運(yùn)行狀況。子系統(tǒng)與子系統(tǒng)可以平等信息交換，也可以有主從關(guān)系。分布式系統(tǒng)最明顯的特點(diǎn)是可靠性高，某個子系統(tǒng)的故障不會影響其它子系統(tǒng)的正常工作。,七段顯示器的原理P129,,,a,,,,,,,,顯示字形與段碼,共陽極段碼表P130,綜合設(shè)計(jì),用2個74LS164，同步串行口進(jìn)行2位LED靜態(tài)顯示，循環(huán)顯示00到59，每隔1秒，顯示數(shù)據(jù)加一，59之后又顯示0。畫出電路原理圖、編寫相應(yīng)的程序。（涉及：定時器、中斷、同步串口、擴(kuò)展、顯示）,現(xiàn)在是提問時間,