【正文】 第 7章 串行口 UART ? 《單片機原理與應用系統(tǒng)設計》 電子工業(yè)出版社 ， ? 歐偉明 何靜 凌云 劉劍 等編著 3/2/2023 1 本章主要內容 ? 串行口 UART ? 串行口的工作方式 ? 串行口應用舉例 3/2/2023 2 通信： 信息交換 計算機 計算機 計算機 外設 應用：多機系統(tǒng) 、 計算機網絡 方式： 并行通信 串行通信 3/2/2023 3 并行通信：數據多位同時傳送 接收設備發(fā)送設備詢 問應 答101011008 位 同 時 傳 送控制簡單，傳輸速度快，傳輸線較多 3/2/2023 4 串行通信：數據字節(jié)一位一位在一條傳輸線上逐個傳送。 傳輸線少，可利用電話網，但傳送控制復雜。 接收設備發(fā)送設備8 位 順 次 傳 送D 0D 73/2/2023 5 串行通信的基本概念 1 1 1 0 0 1 1 001 0 1 0 0 1 0 01發(fā)送設備接收設備1 0 1 0 0 1 0 00 11 1 1 0 0 1 1 00 1間 隙 任 意 異步通信與同步通信 異步通信 收、發(fā)設備使用 各自時鐘 。 3/2/2023 6 以字符（構成的幀）為單位 字符間是異步的 字符內各位是同步的 數據格式 ： 停止位數 據 位校驗位起始位L S B M S B空閑下 一 字 符起 始 位空閑一 個 字 符 幀3/2/2023 7 同步通信 發(fā)送方時鐘與接收方時鐘同步。既保持位同步，也保持字符同步。同步方法： 計算機乙計算機甲0 1 1 0 1數 據時 鐘計算機乙計算機甲0 1 1 0 1數 據時 鐘數 據 + 時 鐘 外同步 自同步 3/2/2023 8 面向字符的同步格式 ： 同步字符 SYN（ 16H） 序始字符 SOH （ 01H），表示標題的開始 標題：源地址、目標地址和路由指示等信息 文始字符 STX （ 02H） 數據塊是傳送的正文內容，由多個字符組成 組終字符 ETB（ 17H）或文終字符 ETX（ 03H） 校驗碼 S Y N S Y N S O H S T X E T B / E T X塊 校 驗標 題 數 據 塊例： IBM的二進制同步規(guī)程 BSC。 3/2/2023 9 面向位的同步格式 ： 用序列 01111110作為 開始 和 結束 標志。 發(fā)送方在其發(fā)送的數據流中每出現 5個連續(xù)的 1就插入一個附加的 0；接收方則每檢測到 5個連續(xù)的 1且其后有一個 0時，就刪除該 0。 8 位 8 位 8 位 8 位1 6 位≥ 0 位0 1 1 1 1 1 1 00 1 1 1 1 1 1 0校 驗 場信 息 場控 制 場地 址 場 例： ISO的高級數據鏈路控制規(guī)程 HDLC和 IBM的同步數據鏈路控制規(guī)程 SDLC。 傳輸效率較高，但硬件設備復雜。 3/2/2023 10 串行通信的傳輸方向 單工 半雙工 全雙工 接 收發(fā) 送時 間 1時 間 2發(fā) 送接 收 發(fā) 送接 收發(fā) 送接 收 發(fā) 送接 收 單工 半雙工 全雙工 3/2/2023 11 信號的調制與解調 調制器把數字信號轉換成模擬信號，然后送到通信線路上去 解調器把從通信線路上收到的模擬信號轉換成數字信號。 D C ED T E電 話 網D C ED T ER S 2 3 2 C R S 2 3 2 C3/2/2023 12 串行通信的錯誤校驗 奇偶校驗 代碼和校驗 循環(huán)冗余校驗 傳輸速率與傳輸距離 傳輸速率 比特率 :每秒鐘傳輸二進制代碼的位數 波特率 :每秒鐘調制信號變化的次數，單位是：波特（ Baud）。 3/2/2023 13 波特率和比特率不總是相同的，但對于基帶傳輸，比特率和波特率是相同的。 傳輸距離與傳輸速率的關系 傳輸距離隨傳輸速率的增加而減小。 3/2/2023 14 串行口 UART ? 串行口的結構 ? 串行口的控制 3/2/2023 15 串行口的結構 2個物理上獨立的接收、發(fā)送緩沖器 SBUF，占用同一地址 99H ； 接收器是雙緩沖結構 。 3/2/2023 16 串行口的控制 串行口控制寄存器 SCON （ 98H） 設定工作方式、接收 /發(fā)送控制以及設置狀態(tài)標志 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI SCON (98H) SM0、 SM1：工作方式設置位 3/2/2023 17 SM2，多機通信控制位。 主要用于方式 2和方式 3。對于接收機 SM2=0，收到 RB8（ 0或 1）既可使收到的數據進入 SBUF，并激活 RI。 SM2=1， 收到的 RB8＝ 0時，收到的 信息丟棄 ， 不激活 RI ；若收到的 RB8＝ 1時，收到的 數據進入 SBUF， 并激活 RI，進而在中斷服務中將數據 從 SBUF讀走 。 方式 0時， SM2必須是 0。 方式 1時， SM2=1時，只有接收到有效停止位時， RI才激活。 REN， 允許串行接收位。 置 REN=1，啟動串口接收過程 置 REN=0，則禁止串口接收 3/2/2023 18 TB8， 在方式 3中，是發(fā)送數據的第 9位 數據的奇偶校驗位 地址幀 /數據幀的標志位 RB8， 在方式 3中，是接收到數據的第 9位 奇偶校驗位 地址幀 /數據幀的標志位。 方式 1時，若 SM2=0，則 RB8是接收到的停止位。 3/2/2023 19 TI，發(fā)送中斷標志位。 方式 0時，串行發(fā)送第 8位數據結束時 其它方式，串行發(fā)送停止位的開始時 硬件使 TI置 1， 發(fā)中斷申請。必須在中斷服務程序中用 軟件將其清 0。 RI，接收中斷標志位。 方式 0時，串行接收第 8位數據結束時 其它方式，串行接收停止位的中間時 硬件使 RI置 1，發(fā)中斷申請。必須在中斷服務程序中用 軟件將其清 0。 3/2/2023 20 SMOD， 波特率倍增位。 在方式 3時，波特率與 SMOD有關： SMOD=1時，波特率提高一倍 。復位時，SMOD=0。 SMOD PCON (87H) 電源功能寄存器 PCON （ 87H） 3/2/2023 21 串行口的工作方式 ? 工作方式 0 ? 工作方式 1 ? 工作方式 2 ? 工作方式 3 3/2/2023 22 串行口工作方式 SM0、 SM1 工作方式 功能描述 波特率 00 方式 0 8位同步移位寄存器 Fosc/12 01 方式 1 10位 UART 可變，由定時器控制 10 方式 2 11位 UART Fosc/64或 fosc/32 11 方式 3 11位 UART 可變，由定時器控制 其中 fosc為晶振頻率。 3/2/2023 23 工作方式 0 方式 0 同步移位寄存器的輸入輸出方式 。 用于擴展并行輸入或輸出口 。數據由 RXD引腳輸入或輸出，移位脈沖由 TXD引腳輸出。 8位數據。波特率為 fosc/12。 方式 0發(fā)送 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 5 M a r 2023 S he e t of F i l e : C : \ P R O G R A M F I L E S \ D E S I G N E X P L O R E R 9 9 S E \ E X A M P L E S \ c h7gz s r a w n B y :寫入 S B U FS 6 P 2S E N DR X D ( D A T A O U T )S H I F TD0 D1 D2 D3TID4 D5 D6 D7T X D ( S H I F T C L O C K )S 3 P 1 S 6 P 1方式 0 發(fā)送時序3/2/2023 24 方式 0接收 方式 0接收和發(fā)送電路 7 4 H C 1 6 4R X DT X DP 1 . 08 9 S 5 1C L RC L KABG N D7