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  • UART串行口工作原理

    千次阅读 2018-12-17 10:23:12
    UART使用标准的CMOS逻辑电平(0—5V、0—3.3V、0—2.5V或0—1.8V四种)来表示数据,高电平为1,低电平为0。为了增强干扰能力,提到传输长度,通常将CMOS逻辑电平转换为RS-232逻辑电平(3—15V以0...

    通过异步收发器(UART)用来传输串行数据。UART之间以全双工方式传输数据,最精简的连接方法只有三条连线:TXD用于发送数据,RXD用于接收数据,Gnd给双方提供参考电平。
    UART使用标准的CMOS逻辑电平(0—5V、0—3.3V、0—2.5V或0—1.8V四种)来表示数据,高电平为1,低电平为0。为了增强干扰能力,提到传输长度,通常将CMOS逻辑电平转换为RS-232逻辑电平(3—15V以0表示,-3 — -15V以1表示)。TXD、RXD数据线以“位”位最小传输单位,传输数据包括1位起始位、5—8位数据位、1位奇偶校验位(需要的话)和1—2位停止位。
    传输数据之前,UART之间要约定数据的传输速率(即每位所占时间,其倒数成为波特率)、数据的帧格式(即有多少个数据位、是否使用校验位、是奇校验还是偶校验、有几位停止位)。
    其数据传输流程如下:
    1、平时数据线处于“空闭”状态(1状态)。
    2、当要发送数据时,UART改变TXD数据线的状态(变为0状态)并维持1位的时间,这样,接收方检测到开始位后,在等待1.5位的时间就开始一位一位地检测数据线的状态,得到所传输的数据。
    3、UART一帧中可以有5、6、7或8位数据,发送方一位一位地改变数据线的状态,将它们发送出去,首先发送最低位。
    4、如果使用奇偶校验功能,UART在发送完数据位后,还要发送1个校验位。有两种校验方法,即奇校验和偶校验(数据位连同校验位中“1”的数目分别等于奇数或偶数)。
    5、发送停止位,数据线恢复到“空闭”状态(1状态)。停止位的长度有三种:1位、1.5位、2位。

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  • 一、实验内容 甲乙两个单片机进行串行通信。...理解单片机串行口实现通信的各种工作方式 掌握单片机串行通信程序设计、调试方法 三、实验设备 DELL台式机 、keilC51版本7、proteus版本6 、实验电路图

    一、实验内容

    甲乙两个单片机进行串行通信。采用12MHZ时钟频率晶振频率和方式1进行通信。甲机上有4*4键盘、一个七段数码管,乙机上有两个七段数码管;甲机发出按键显示内容,乙机接收后在数码管上交替显示。

    二、实验目的

    理解单片机串行口实现通信的各种工作方式

    掌握单片机串行通信程序设计、调试方法

    三、实验设备

    DELL台式机 、keilC51版本7、proteus版本6

    四、实验电路图


    五、程序流程图 

    查询方式接收流程图


    查询方式发送流程图


    六、程序源码  

    //接收程序
    #include<reg51.h>
    #define uchar unsigned char
    #define uint unsigned int 
    uchar old=16;
    uchar code DSY_CODE[]=
    { 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,
      0x66,0x6d,0x7d,0x07,
      0x7f,0x6f,0x77,0x7c,
      0x39,0x5e,0x79,0x71,0x00 };
    //延迟子程序
    void DelayMS(uint ms){
    uchar t;
    while(ms--)
    for(t=0;t<120;t++);
    }
    void main(){
    P0=0x00;P2=0x00;
    SCON=0x50;//串口模式1,8位异步,允许接受
    TMOD=0x20;//T1工作在模式2,8位自动装载
    PCON=0x00;//波特率不倍增
    TH1=0xfd;//波特率9600
    TL1=0xfd;
    RI=0;
     TR1=1;//启动定时器T1
    while(1){
         if(RI){
    RI=0;
    P0=DSY_CODE[old];//显示旧值
    P2=DSY_CODE[SBUF];//显示新值
    old=SBUF;
    }
    DelayMS(100);
    }	  
    }
    //发送程序
    #include<reg51.h>
    #define uchar unsigned char
    #define uint unsigned int 
    uchar code DSY_CODE[]=
    { 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,
      0x66,0x6d,0x7d,0x07,
      0x7f,0x6f,0x77,0x7c,
      0x39,0x5e,0x79,0x71 };
    uchar pre_key=16,key=16;
    //延迟子程序
    void DelayMS(uint ms){
    uchar t;
    while(ms--)
    for(t=0;t<120;t++);
    }
    //键盘扫描子程序
    void keys_scan(){
    uchar temp;
    P0=0x0f;
    DelayMS(1);
    temp=P0^0x0f;
    switch(temp){
    case 1:key=0;break;
    case 2:key=1;break;
    case 4:key=2;break;
    case 8:key=3;break;
    }
    P0=0xf0;
    DelayMS(1);
    temp=P0>>4^0x0f;
    switch(temp){
    case 1:key+=0;break;
    case 2:key+=4;break;
    case 4:key+=8;break;
    case 8:key+=12;break;
    }
    }
    //发送子程序
    void putc_to_SerialPort(uchar c){
    SBUF=c;
    while(TI==0);
    TI=0;
    }
    void main(){
    P1=0x00;
    SCON=0x40;//串口工作在方式1(01000000)
    TMOD=0x20;//T1工作在模式2,8位自动装载
    PCON=0x00;//波特率不倍增
    TH1=0xfd;//波特率9600
    TL1=0xfd;
    TI=0;
    TR1=1;//启动定时器T1
    while(1){
    P0=0xf0;
    if(P0!=0xf0)
    keys_scan();
    if(pre_key!=key){
    P1=DSY_CODE[key];
    putc_to_SerialPort(key);
    pre_key=key;
    }
    DelayMS(100);
    }	  
    }
    



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  • 学习串行口时,感觉挺复杂得 ,但是进入代码之后感觉还行,所以说还是得多练习实践。 2.80c51的串行口结构 2.1、内部结构介绍 AT89S51单片机串行口的内部结构如下图所示。它有两个物理上独立的接收、发送缓冲器...

    学习串行口时,感觉挺复杂得 ,但是进入代码之后感觉还行,所以说还是得多练习实践。

    2.80c51的串行口结构

    2.1、内部结构介绍

    AT89S51单片机串行口的内部结构如下图所示。它有两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF(属于特殊功能寄存器),可同时发送、接收数据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,两个缓冲器共用一个特殊功能寄存器字节地址(99H)。

    TXD(P3.0)发送数据 Transmit(tx) Data 简写形式 

    RXD(P3.1)接受数据 Receive(rx) Data 简写形式 

    1. 串行口的控制寄存器共有两个:特殊功能寄存器SCON和PCON。下面介绍这两个特殊功能寄存器各位的功能。

    2.1.1、串行口控制寄存器SCON

    串行口控制寄存器SCON,字节地址98H,可位寻址,位地址为98H~9FH。SCON时一个特殊功能寄存器,用以设定串行口的工作方式,接收发送控制以设置状态标志,格式如下图所示。(不用的话 设置0,一般默认是0)

    下面介绍SCON中各位的功能。

    (1) SM0、SMl:串行口4种工作方式选择位。

    SM0、SM1两位的编码所对应的4种工作方式见下表。

    表 串行口的4种工作方式

    注:方式1最常用,以此为例!

    (2)SM2:多机通信控制位。

     

    因为多机通信是在方式2和方式3下进行的,因此SM2位主要用于方式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,则只有当接收到的第9位数据(RB8)为1时,才使RI置l,产生中断请求,并将接收到的前8位数据送人SBUF;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。

    而当SM2=0时,则不论第9位数据是l还是0,都将前8位数据送入SBUF中,并使RI置1,产生中断请求。(RB8不具有激活RI的功能)

    在方式1时,如果SM2=1,则只有收到有效的停止位时才会激活RI(接受控制器)。

    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=O,禁止串行口接收数据。

    (4)TB8:发送的第9位数据。

    方式2和方式3时,TB8是要发送的第9位数据,其值由软件置l或清O。在双机串行通信时,TB8一般作为奇偶校验位使用;在多机串行通信中用来表示主机发送的是地址帧还是数据帧,TB8=1为地址帧,TB8=0为数据帧

    在方式0和1中,该位未用(0)

    (5) RB8:接收的第9位数据。

    工作在方式2和方式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

    串行口工作在方式0时,串行发送的第8位数据结束时TI由硬件置1,在其他工作方式中,串行口发送停止位的开始时置TI为1。TI=1,表示一帧数据发送结束。TI位的状态可供软件查询,也可申请中断。CPU响应中断后,在中断服务程序中向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

    串行口工作在方式0时,接收完第8位数据时,RI由硬件置1。在其他工作方式中,串行接收到停止位时,该位置l。RI=1,表示一帧数据接收完毕,并申请中断,要求CPU从接收SBUF取走数据。该位的状态也可供软件查询。RI必须由软件清0。

    SCON的所有位都可进行位操作清0或置1。

    2.1.2、特殊功能寄存器PCON

    特殊功能寄存器PCON字节地址为87H,不能位寻址。PCON的格式如下图所示。

    其中,仅仅是最高位SMOD与串行口有关。

    SMOD位:波特率选择位。

    当SMOD=1时,要比SMOD=O时的波特率加倍,所以也称SMOD位为波特率倍增位。

    2.2、80c51的串行口工作方式

    由SM0、SM1两位的编码决定有4种方式!

    2.2.1、方式1、

    只介绍方式1。

    传送一帧数据的格式如图所示,其中:

    TXD为发送端引脚,RXD为接收端引脚。一帧为10位,1位起始位、8位数据位(先低后高)、1位停止位。波特率由T1或T2的溢出率确定。

    在发送或接收到一帧数据后,硬件置TI=1或RI=1,向CPU申请中断;但必须用软件清除中断标志(置0),否则,下一帧数据无法发送或接收。

    (1)发送:

    CPU执行一条写SBUF指令,启动了串行口发送,同时将1写入输出移位寄存器的第9位。发送起始位后,在每个移位脉冲的作用下,输出移位寄存器右移一位,左边移入0,在数据最高位移到输出位时,原写入的第9位1的左边全是0,检测电路检测到这一条件后,使控制电路作最后一次移位,/SEND和DATA无效,发送停止位,一帧结束,置TI=1。

     

    (2)接收:

    REN=1后,允许接收。接收器以所选波特率的16倍速率采样RXD

    端电平,当检测到一个负跳变时,启动接收器,同时把1FFH写入输入移位寄存器(9位)。由于接、发双方时钟频率有少许误差,为此接收控制器把一位传送时间16等分采样RXD,以其中7、8、9三次采样中至少2次相同的值为接收值。接收位从移位寄存器右边进入,1左移出,当最左边是起始位0时,说明已接收8位数据,再作最后一次移位,接收停止位。将接收到的9位数据前8位装入SBUF,第九位进入RB8并置RI=1,向CPU请求中断

    2.2.2、波特率计算

    在串行通信中,收发双方对发送或接受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方式。

    方式0和2波特率固定,

    方式1和3波特率可变,由定时器的溢出率来决定。

    各种方式的波特率计算公式;

    1)方式0的波特率=fosc/12

    2)方式2的波特率=2^smod*fosc/64

    3)方式1、3的波特率=2^smod*fosc/32

    由T1或T2的溢出率和SMOD位确定

    定时器的溢出率由定时器中的TH1计数值决定。

    T1定时器溢出率= fosc /[12*(256-TH1)]

    在单片机中,最常用的晶振频率为12MHZ和11.0592MHZ,所以选择用的波特率也相对稳定,常用的波特率以及各参数的关系表

    1)用T1:

    波特率=2^smod*T1定时器的溢出率/32,T1为方式2(这个指的是计时器工作方式,自动重装8位)//T1定时器的溢出率由TH1

    T1定时器溢出率= fosc /[12*(256-TH1)]

    例:已知fosc=6MHz,SMOD=0,设置波特率为2400,求T1的计数初值TH1。

    波特率=1/((12/fosc)*(256-X))/32=fosc/12*32(256-X)

    (256-X)=fosc/2400/384=6M/2400/384;256-X~=6.5104

    TH1~=250=FAH 只能近似计算。

    若fosc=11.0592MHz, 则256-X=11.0592M/2400/384=4068/384=12 TH1=F4H;可精确算出,对其它常用的标准波特率也是能正确算出。所以这个晶振频率是最常用的。

    如果SMOD=1,则同样的X初值得出的波特率加倍。

    2)用T2:

    在52型单片机中,串口方式1、3的波特率发生器选择由TCLK、RCLK位

    确定是T1还是T2。若TCLK=1,则发送器波特率来自T2,否则来自T1。若RCLK=1,则接收器波特率来自T2,否则来自T1。

    由T2产生的波特率与SMOD无关。T2定时的最小单元=2/fosc。T2的溢出脉冲16分频后作为串口的发送或接收脉冲。

    波特率=(1/((2/fosc)(65536-X)))/16=fosc/(32(65536-X))

    例:已知fosc=11.0592MHz,求波特率=2400时的X

    2400=11059200/(32(65536-X)) 65536-X=144 X=65392=FF70H

    2.2.3、串口使用之前的初始化

    主要设置产生波特率的定时器1串行口控制中断控制。具体步骤如下:

    1、确定T1的工作方式(编程TMOD的寄存器)

    2、计算T1 的初值,装TH1.TL1

    3、启动T1(编程中TCON中的TR1位)

    4、确定串行口控制(编程SCON寄存器,这个寄存器可以位寻址即:0x??,也可以直接操作如:SM1=?,SM0=?

    5、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

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  • 51单片机内部有一个全双工的异步通信串行口,有四种工作方式波特率可由软件设置片内的定时器/计数器来控制。特殊功能寄存器SCON和PCON用来对串行口进行控制。下面先介绍这两个寄存器: 1、SCON 字节地址98H,可位...

    51单片机内部有一个全双工的异步通信串行口,有四种工作方式波特率可由软件设置片内的定时器/计数器来控制。特殊功能寄存器SCON和PCON用来对串行口进行控制。下面先介绍这两个寄存器:
    1、SCON
    字节地址98H,可位寻址

    SCON D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
    标志位 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI
    位地址 9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H

    (1)SM0、SM1:串行口四种工作方式选择位

    SM0 SM1 方式及功能说明
    00 方式0,同步移位寄存器方式(用于拓展I/O口)
    01 方式1,8位异步收发,波特率可变(由定时器控制)
    10 方式2,9位异步收发,波特率为f/64或f/32
    11 方式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
    方式0时,SM2必须为0;
    方式1时,若SM2为1,则只有收到有效的停止位才会激活RI
    方式2或3时,若SM1=1,则只有接受到的第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RB8为“0”时,则丢弃接收到的前8位。当SM2=0时,前8位数据将被无条件送入SBUF中,同时置“1”RI。
    (3)REN:串行允许接收位,为“1”允许串行口接收数据,为“0”禁止。
    (4)TB8:
    工作在方式2/3时,TB8是要发送的第9位数据;双机通信时TB8作为奇偶校验位;多机通信中TB8表示主机发送的是地址帧还是数据帧:TB8=1表示地址帧,TB8=0表示数据帧。
    (5)RB8:
    工作在方式2/3时表示接收到的第9位数据,在方式1时若SM2=0,则RB8是接收到的停止位,方式0不用RB8。
    (6)TI:发送中断标志位
    方式0时发送完第8位数据时由硬件置“1”,其他工作方式发送停止位的开始时置“1”。TI=1表示一帧数据发送结束,必须由软件清零。
    (7)RI:接收中断标志位
    方式0是接收完第8位数据时由硬件置“1”,其他工作方式接收到停止位时置“1”,必须由软件清“0”。
    2.PCON
    字节地址为87H,不能位寻址

    D7
    SMOD

    SMOD:波特率选择位
    串行口的工作方式
    重点考察:①方式1波特率公式的计算,根据波特率计算T1的溢出率等
    方式1的波特率=(2^SMOD/32) * 定时器T1的溢出率
    ②方式2的发送/接收在双机通信中的应用、编程
    多机通信
    方式2/3时,置“1”SM2,表示多机通信方式。开始初始化从机允许串行口中断,设置串行口工作方式为2/3,置“1”SM2和REN;初始化完成后,判断若主机发送来的第九位数据RB8为“1”(表示主机发送的是地址),则从机响应中断,执行中断服务程序:判断主机送来的地址是否与本机地址符合,若符合,则该从机清“0”SM2,否则SM1依旧置“1”。接下来,若SM2=0,即该从机地址与主机要求相符,判断若RB8=0(即发送的是数据),则激活中断标志位RI,执行中断服务程序,执行主机的命令。其他从机由于不符合地址要求,SM=1,不能执行这里的中断服务程序。
    可以简记为SM2=0表示是本机,SM2=1表示目前不是本机,只有当主机发送的是地址时,才有机会判断是否允许本机通信。
    有关波特率
    1、定义:串行口每秒钟发送(或接收)的位数。设发送一位所需要的时间为T,则波特率为1/T。
    2、方式0:波特率固定为时钟频率 f 的1/12,不受SMOD的影响。若 f =12MHz,则波特率为1Mbit/s;
    方式2:方式2波特率=(2^SMOD/64)* f ;
    方式1或3:波特率=(2^SMOD/32)* 定时器T1的溢出率。
    由于 定时器T1 的溢出率=计数速率/(256-X)=(f/12)/(256-X),其中X为定时器T1的计数初值,则:波特率=((2^SMOD)/32)*( f /12(256-X))。

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  • SPI总线是Motorola公司推出的三线同步接口,同步串行3线方式进行通信:一条时钟线SCK,一条数据输入线MOSI,一条数据输出线MISO;用于 CPU与各种外围器件进行全双工、...SPI总线有四种工作方式(SP0, SP1, SP2, SP3)...
  • 单片机定时/计数器的四种工作方式

    千次阅读 2010-01-09 17:20:00
    我们用这个图来讨论几个问题: M1M0:定时/计数器一共有四种工作方式,就是用M1M0来控制的,2位正好是1 工作方式0 定时器/计数器的工作方式0称之为13位定时/计数方式。它由TL(1/0)的低5位和TH(0/1)
  • 串行口编程方法主要有三:硬件编程法、文件操作法、串口控件法。 表1 RS232接口各引脚定义    1、硬件编程法  直接使用端口的输入、输出(I/O)函数对串行口的控制电路进行编程。适用于DOS及Windows...
  • 串行通信有单工通信、半双工通信和全双工通信3种方式。 单工通信:数据只能单方向地从一端向另一端传送。例如,目前的有线电视节目,只能单方向传送。 半双工通信:数据可以双向传送,但任一时刻只能向一个方向...
  • SPI:高速同步串行口---讲的到位

    千次阅读 2019-02-20 10:01:58
      SPI:高速同步串行口 2010年12月16日 21:36:00 你来吻 阅读数:4583 ...是一标准的线同步双向串行总线。  SPI,是英语Serial Peripheral interface的缩写,顾名思义就是串行外围设备接口。是Moto...
  • 基于FPGA的RS232异步串行口IP核设计

    千次阅读 2020-10-25 15:07:20
    串行传输只需要一条传输信道,易于实现,是目前主要采用的一传输方式。 在串行传输中,如何解决字符的同步问题,目前主要存在两种方式:即异步传输和同步传输。异步传输方式的优点是实现字符同步比较简单,收发...
  • 串行口是单片机与外界进行信息交换的工具。 ■ 8051单片机的通信方式有两: 并行通信:数据的各位同时发送或接收。 串行通信:数据一位一位次序发送或接收。 参看下图: 串行通信的方式包括异步通信和同步通信。 ...
  • 通信分为两串行通信和并行通信。 串行通信方式中,可以分为两类:异步通信和同步通信。 异步通信中,单片机与外设之间必须有两项规定。 第一项规定:双方通信时采用怎样的数据格式。数据格式指的是串行...
  • 一、并行与串行通信 1、并行通信 将数据每一字节的各位用多条数据线同时进行传送。每个字节8位,由8条数据线同时传送一位,同一时间总共传送1个字节。除了8条数据线外,还有一天信号线和若干控制线。 由于发送设备和...
  • 1.掌握串行口工作方式的程序设计,掌握单片机通讯的编制。 2.了解实现串行通讯的硬环境,数据格式的协议,数据交换的协议。 3.了解PC机通讯的基本要求。 三.实验电路及连线 实验电路已在实验机监控电路上构成。 CS...

空空如也

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