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80C51串行口通信

时间:2024-04-28 15:37:11

80C51串行口的结构



TXD 是80C51单片机的P3.1口

RXD 是80C51单片机的P3.0口

T1 溢出率 是定时器1 的溢出率 SMOD 是发送速率倍频的 16分频 T1每溢出一次发送一位,里面复杂咱们不管,每次发送完后TI 申请中断,就是串口每次发送完一个字节去申请一个中断,每接受完一个字节它也要申请一次中断。接受完了通过 SBUF 取走。发送也用SBUF .

单片机上有两个物理上独立的接受,发送SBUF,它们占用同一地址99H;接受器是双缓冲结构;发送缓冲器,因为发送时是主动的,不会产生重叠错误。

解释下这句话意思:物理上独立的但是地址相同,但是具体内部构造咱们不去了解它。2个寄存器一个负责发一个负责收,接受是双缓冲的结构。如果去取数据 A=SBUF ; 发送数据 SBUF =A; 就是说SBUF =A 就把A 发出去了。 A= SBUF 就是 把 SBUF 的值给取出来给了A。单片机的串口就是这么简单。主要要搞好中断和比特率。

80C51串行口的控制寄存器

SC 是一个特殊功能寄存器,用以设定串行口的工作方式、接受/发送控制以及设置状态标志;


有此图课看出地址诶98H 能对8整除 所以可以进行位操作。
●SMO 和SM1为工作方式选择位,可选择四种工作方式:如下图



串行口有4种工作方式。 0 、1、2、3。 f方式0 可以看出移位寄存器就是一位一位移位了,波特率是固定的晶振除以12 Fosc(oscillator ),方式1 是10位异步收发器(8位数据),波特率可变。一下 2、3 类同。我们主要掌握方式1就OK。用的最多的也是方式1。波特率用软件控制,设置多少就多少。由于选择方式1 所以SMO SM1 就是 0 1

●SM2,多机通信控制位,主要用于方式2和方式3。当接收机的SM2=1时可以利用收到的RB8来控制是否激活RI(RB8=0时不激活RI,收到的信息丢弃;RB8=1时收到的数据进入SBUF,并激活RI,进而在中断服务中将数据从SBUF读走)。当SM2=0时,不论收到的RB8为0和1,均可以使收到的数据进入SBUF,并激活RI(即此时RB8不具有控制RI激活的功能)。通过控制SM2,可以实现多机通信。

在方式0时,SM2必须是0。在方式1时,若SM2=1,则只有接收到有效停止位时,RI才置1。
因为我们就是1个单片机所以SM2就是0了。有效停止位用到RB8 有用到校验的时候

●REN,允许串行接收位。由软件置REN=1,则启动串行口接收数据;若软件置REN=0,则禁止接收。

所以我们需要设置为1,就能接受数据了。 REN=1;


●TB8,在方式2或方式3中,是发送数据的第九位,可以用软件规定其作用。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。
在方式0和方式1中,该位未用。

而我们用方式1 所以不设置也可以,给0也没问题,因为这个寄存器上电时候全都是0.


●RB8,在方式2或方式3中,是接收到数据的第九位,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。

因为我们是方式1所以不用管它了。SM2=0 所以这里接到是停止位。因为我们不用校验位 TB8 RB8 都设置0就行了。

●TI,发送中断标志位。在方式0时,当串行发送第8位数据结束时,或在其它方式,串行发送停止位的开始时,由内部硬件使TI置1,向CPU发中断申请。在中断服务程序中,必须用软件将其清0,取消此中断申请。

●RI,接收中断标志位。在方式0时,当串行接收第8位数据结束时,或在其它方式,串行接收停止位的中间时,由内部硬件使RI置1,向CPU发中断申请。也必须在中断服务程序中,用软件将其清0,取消此中断申请。

TI RI 这两位比较重要 TI 是发送停止位 硬件置1, 申请中断,响应中端时候必须清0,这个中断就退出了,不然就会又进入中断了。RI 类似。所刚开始的时候是硬件置1 所以不用管 给0 0 就行了。

PCON 寄存器中有一位SMOD与串行口工作有关:



PCON寄存器是单片机的跟电源有关系的。 比如让单片机进入、休眠、掉电、低功耗状态等。其他几位可以去找找看资料。

SMOD(PCON.7) 波特率倍增位。在串行口方式1、方式2、方式3时,波特率与SMOD有关,当SMOD=1时,波特率提高一倍。复位时,SMOD=0。

就是工作的时候你想让波特率加倍就把SMOD =1就行了。咱们不用设置它

80C51串行口的工作方式

一、方式0
方式0时,串行口为同步移位寄存器的输入输出方式。主要用于扩展并行输入或输出口。数据由RXD(P3.0)引脚输入或输出,同步移位脉冲由TXD(P3.1)引脚输出。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fosc/12。
1、方式0输出



方式0咱们就不用看了

二、方式1
方式1是10位数据的异步通信口。TXD为数据发送引脚,RXD为数据接收引脚,传送一帧数据的格式如图所示。其中1位起始位,8位数据位,1位停止位。



写入SBUF 就是SBUF = 0X01 这就写入了、停一下 TXD 就发起始 数据 停止 停止开始的时候TI就置1.说明数据就发完了。

2、方式1输入


方式1的输入就是接受端


用软件置REN为1时,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,则说明起始位有效,将其移入输入移位寄存器,并开始接收这一帧信息的其余位。接收过程中,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。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。

这样理解 是收到起始位 就收 数据 从低位 开始收 收到 停止位中间 RI 置1

三、方式2和方式3(我这里提供点资料,用的几率不大)

方式2或方式3时伟11位数据的异步通信口。TXD位数据发送引脚,RXD 为数据的接受引脚。




方式2和方式3时起始位1位,数据9位(含1位附加的第9位,发送时为SCON中的TB8,接收时为RB8),停止位1位,一帧数据为11位。方式2的波特率固定为晶振频率的1/64或1/32,方式3的波特率由定时器T1的溢出率决定。
1、方式2和方式3输出


发送开始时,先把起始位0输出到TXD引脚,然后发送移位寄存器的输出位(D0)到TXD引脚。每一个移位脉冲都使输出移位寄存器的各位右移一位,并由TXD引脚输出。
第一次移位时,停止位“1”移入输出移位寄存器的第9位上,以后每次移位,左边都移入0。当停止位移至输出位时,左边其余位全为0,检测电路检测到这一条件时,使控制电路进行最后一次移位,并置TI=1,向CPU请求中断。

2、方式2和方式3输入




接收时,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。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SBUF和RB8(接收数据的第9位),置RI=1,向CPU请求中断。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。


四、波特率的计算 这个重点一定要掌握
在串行通信中,收发双方对发送或接收数据的速率要有约定。通过软件可对单片机串行口编程为四种工作方式,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的溢出率来决定。
串行口的四种工作方式对应三种波特率。由于输入的移位时钟的来源不同,所以,各种方式的波特率计算公式也不相同。
方式0的波特率 = fosc/12
方式2的波特率 =(2SMOD/64)· fosc smod 要么0 要么1 32分子1 和64分子1 晶振频率
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)

这就是公式不要问为什么了,T1的溢出率怎么计算呢?看下面

当T1作为波特率发生器时,最典型的用法是使T1工作在自动再装入的8位定时器方式(即方式2,且TCON的TR1=1,以启动定时器)。这时溢出率取决于TH1中的计数值。

定时器作为波特率发生器时,就是定时器工作在方式2 自动重装
T1 溢出率 = fosc /{12×[256 -(TH1)]}

T1 溢出率就是1秒钟溢出多少次。如果你装满 就255 256-255=1 12*1 =12 12M晶振 除以12 =1 所以就是1秒溢出一次。依次类推你算下。
在单片机的应用中,常用的晶振频率为:12MHz和11.0592MHz。所以,选用的波特率也相对固定。常用的串行口波特率以及各参数的关系如表所示。



现在算一个波特率

如11.0592的晶振


我们直接设置 SMOD =0 那么2的0次方 等于1
因为 11059200 除以 9600 = 1152



为什么选用11.0592的晶振就是波特率好算 上面 是一个整数1152 所以波特率容易算。 如果用12MHZ 结果会有小数。就会有误差不精确。如果串口通讯就会出错,因为晶振采样率采错位置了。



得到TH1 = 253 换成16进制=FD 查上表 一致。现在很多人图方便直接用软件来计算了。但是这个过程还是必须的要了解的。 还有一点是就是SMOD 这一位是设置倍频的。

串行口工作之前,应对其进行初始化,主要是设置产生波特率的定时器1、串行口控制和中断控制。具体步骤如下:

  • 确定T1的工作方式(编程TMOD寄存器);
  • 计算T1的初值、装载TH1/;
  • 启动T1(变成TCON中的TR1位)
  • 确定串行口控制(编程SCON寄存器);

串行口在中断方式工作时,要进行中断设置(编程IE、IP寄存器)。(就是如果用中断还得配置 串行口优先级IP 寄存器 IE寄存器)

  • 单片机串行口应用举例

在计算机组成的测控系统中,经常要利用串行通信方式进行数据传输。80C51单片机的串行口为计算机间的通信提供了极为便利的条件。利用单片机的串行口还可以方便地扩展和显示器,对于简单的应用非常便利。这里仅介绍单片机串行口在通信方面的应用。

一、单片机与单片机的通信。

(一)、点对点的通信
1、硬件连接



(二)、多机通信

个人理解:这个串口多机通信其实跟I2C 同步通信协议差不多。区别是串口是异步的。而I2C是同步通信的。是在时钟沿的跳变期间发生变化作为开始。(之前本人学过 I2C总线协议,大概还记得点)。

1、硬件连接
单片机构成的多机系统常采用总线型主从式结构。所谓主从式,即在数个单片机中,有一个是主机,其余的是从机,从机要服从主机的调度、支配。80C51单片机的串行口方式2和方式3适于这种主从式的通信结构。当然采用不同的通信标准时,还需进行相应的电平转换,有时还要对信号进行光电隔离。在实际的多机应用系统中,常采用RS-485串行标准总线进行数据传输。



2、通信协议
所有从机的SM2位置1,处于接收地址帧状态。
主机发送一地址帧,其中8位是地址,第9位为地址/数据的区分标志,该位置1表示该帧为地址帧。
所有从机收到地址帧后,都将接收的地址与本机的地址比较。对于地址相符的从机,使自己的SM2位置0(以接收主机随后发来的数据帧),并把本站地址发回主机作为应答;对于地址不符的从机,仍保持SM2=1,对主机随后发来的数据帧不予理睬。
从机发送数据结束后,要发送一帧校验和,并置第9位(TB8)为1,作为从机数据传送结束的标志。

主机接收数据时先判断数据接收标志(RB8),若RB8=1,表示数据传送结束,并比较此帧校验和,若正确则回送正确信号00H,此信号命令该从机复位(即重新等待地址帧);若校验和出错,则发送0F,命令该从机重发数据。若接收帧的RB8=0,则存数据到缓冲区,并准备接收下帧信息。
主机收到从机应答地址后,确认地址是否相符,如果地址不符,发复位信号(数据帧中TB8=1);如果地址相符,则清TB8,开始发送数据。
从机收到复位命令后回到监听地址状态(SM2=1)。否则开始接收数据和命令。

3、应用程序
主机发送的地址联络信号为:00H,01H,02H ,… …(即从机设备地址),地址FFH为命令各从机复位,即恢复SM2=1。
主机命令编码为:01H,主机命令从机接收数据;02H,主机命令从机发送数据。其它都按02H对待。




RRDY=1:表示从机准备好接收。
TRDY=1:表示从机准备好发送。
ERR=1: 表示从机接收的命令是非法的。
程序分为主机程序和从机程序。约定一次传递数据为16个字节,以01H地址的从机为例。

我们重点是要会程序去控制单片机和计算机来传输数据。
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写一个程序:

思路:首先得让单片机能收到数据,这数据怎么给单片机呢?我们用计算机来发,用串口调试助手,记住不能和下载程序工具C-I

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