【正文】 ? 起始位為 0信號，占用一位，用來表示一幀信息的開始；其后就是數(shù)據(jù)位，可以為 5～ 8位，傳送時低位在先、高位在后；再后面的是奇偶校驗位（即可編程位），只占一位；最后是停止位，它用邏輯 1來表示一幀信息的結束，可以是 1位、 1位半或 2位。 ? (2) 同步通信方式 ? 同步通信方式要求發(fā)收雙方具有同頻同相的同步時鐘信號，使雙方達到完全同步。數(shù)據(jù)傳送是以數(shù)據(jù)塊（一組字符）為單位，字符與字符之間、字符內部的位與位之間都同步。此時，傳輸數(shù)據(jù)的位之間的距離均為“位間隔”的整數(shù)倍，同時傳送的字符間不留間隙，即保持位同步的關系，也保持字符同步的關系。發(fā)送端首先發(fā)送一個或兩個同步字符，當發(fā)送方和接收方達到同步后，就可以一個字符接一個字符地發(fā)送一大塊數(shù)據(jù)，而不再需要用起始位和停止位了，這樣可以明顯地提高數(shù)據(jù)的傳輸速率。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應用實例 ? 發(fā)送方對接收方的同步可以通過外同步和自同步兩種方法來實現(xiàn)，如下圖 639所示。 ? 3．單片機串行口簡介 ? 為了使單片機能夠實現(xiàn)串行通信， 80C51系列單片機芯片的內部設計了 UART串行接口，它是一個全雙工的串行通信端口，能夠同時進行接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。其幀格式有 8位、 10位和 11位三種，能夠設置各種波特率，使用方便、靈活。 ? 80C51串行口的結構如圖 640所示，在進行串行通信時，外部數(shù)據(jù)通過 RXD()輸入。輸入數(shù)據(jù)首先逐位進入移位寄存器，將串行數(shù)據(jù)轉換為并行數(shù)據(jù)，再送入接收寄存器。發(fā)送時，要發(fā)送的數(shù)據(jù)通過發(fā)送端的控制邏輯門電路逐位通過 TXD()輸出。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應用實例 ? (1) 數(shù)據(jù)緩沖寄存器 SBUF ? 兩個物理上獨立的接收、發(fā)送緩沖器寄存器 SBUF，它們占用同一地址 99H。讀寫不會因為是同一地址產生沖突，因為 CPU讀數(shù)據(jù)就是讀接收器寄存器，CPU寫數(shù)據(jù)就是寫發(fā)送寄存器。 ? (2) 狀態(tài)控制寄存器 SCON ? SCON 是一個特殊功能寄存器，用以設定串行口的工作方式、接收 /發(fā)送控制以及設置狀態(tài)標志，既可按字節(jié)尋址也可按位尋址，字節(jié)地址位 98H，位地址為 98H～ 9FH。各位定義如下所示： 第 6章 ELITEIII開發(fā)應用實例 ? ① SM0和 SM1為工作方式選擇位，可選擇四種工作方式，如表 63所示： ? ② 在方式 0中， SM置為 0；在方式 1中，當串行口處于接收狀態(tài)時，若 SM2=1，只有接收到有效地停止位才將 RI置 1；在方式 2和方式 3中， SM2主要用于進行多機通信控制。當 SM2=1且 RB=1，則 RI置 1，產生中斷請求，將接收到的 8位數(shù)據(jù)送入 SBUF。當SM2=0，不管 RB是否為 1，都將接收到的 8位數(shù)據(jù)送入 SBUF，并產生中斷。 ? ③ REN=1時，允許接收； REN=0時，禁止接收。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應用實例 ? ⑤ 在方式 2或方式 3中 RB8和 TB8相呼應。 ? ⑥ 方式 0中，發(fā)送完 8位數(shù)據(jù)后，由硬件置 TI=1，其他方式中，在發(fā)送停止位之初就由硬件置 TI=1。 ? ⑦ 方式 0中，接收完 8位數(shù)據(jù)后，由硬件置 RI=1，其他方式中，在接收停止位中間由硬件置 RI=1。 ? (3) 串行口初始化設置 在串行口工作之前，應對其進行初始化，主要是設置產生波特率的定時器 串行口控制和終端控制。具體步驟如下： ? ① 確定定時器 T1的工作方式 (編程 TMOD寄存器 )； ? ② 計算定時器 T1的初值，裝 TH TL1； ? ③ 啟動定時器 T1(編程 TCON中的 TR1位 )； ? ④ 確定串行口控制 (編程 SCON寄存器 )； ? ⑤ 串行口在中斷方式工作時，要進行中斷設置 (編程IE、 IP寄存器 )。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應用實例 ? 在串行通信中，收發(fā)雙方對發(fā)送或接受數(shù)據(jù)的速率(波特率 )要有約定。以串行口工作方式 1， SMOD=0為例，它的波特率計算方法如下： ? 方式 1的波特率＝ (2SMOD/32) (T1的溢出率 ) ? 當 T1作為波特率發(fā)生器時，最典型的用法是使 T1工作在自動在裝入的 8位定時器方式下 (即定時器的方式 2，且 TCON的 TR1=1，以啟動定時器 )，這時溢出率取決于 TH1中的計數(shù)值。 ? T1溢出率 =fosc/[12 (256－ TH1)] //fosc為單片機的頻率 () 第 6章 ELITEIII開發(fā)應用實例 ? 單片機與 PC機的通信 單片機和 PC機的串行通信一般采用 RS232C、 RS422或 RS485總線標準接口。為保證通信的可靠，在選擇接口時必須注意： (1)通信的速率； (2)通信距離；(3)抗干擾能力； (4)組網方式。這里介紹采用 RS232C接口與單片機通信的方法。 RS232C是在 RS232基礎上經過改進而形成的。RS232C標準是 1969年由美國 EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會 )與BELL等公司一起開發(fā)公布的一種串行通信協(xié)議，它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在 0～ 20kb/s范圍內的通信。由于通行設備廠商都生產與 RS232制式兼容的通信設備，因此，它作為一種標準，目前已在計算機通信接口中廣泛應用。 ? 1．單片機與 PC機的通信電路 ? RS232C標準規(guī)定的邏輯電平使用 3V～ 15V表示邏輯“ 1”，使用 +3V～ +15V表示邏輯“ 0”，與 TTL等數(shù)字電路的邏輯電平不兼容，因此單片機和 PC機之間相互連接時必須先進行邏輯電平的轉換。這里選用 MAX232作為電平轉換芯片，它與 RS232接口的連接電路圖如下圖 641所示，其中 RS232接口的第 2腳是 TXD，第 3腳是 RXD。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應用實例 第 6章 ELITEIII開發(fā)應用實例 ? 2．單片機與 PC機的通信程序設計 ? (1) 查詢方式串行通信 ? 單片機以查詢方式接收 PC機發(fā)送數(shù)據(jù)的程序流程如圖 642所示（ P1接發(fā)光二極管）。 ? 程序如下： include define uchar unsigned char uchar a。 void main() { TMOD=0x20。 //設置定時器工作方式 TL1=0xfd。 TR1=1。 TH1=0xfd。 //設置波特率 9600 SCON=0x50。 while(1) { if(RI) { RI=0。 a=SBUF。 P1=a。 } } } 第 6章 ELITEIII開發(fā)應用實例 第 6章 ELITEIII開發(fā)應用實例 ? (2) 中斷方式串行通信 ? 查詢方式雖然可以實現(xiàn)單片機與 PC機的串行通信，但程序需停在此處不斷查詢標志位 RI的狀態(tài)，占用了 CPU的資源。實際應用中，常以串口中斷的方式實現(xiàn)單片機與 PC機的串行通信。一個以串口中斷的方式實現(xiàn) PC機與單片機之間進行字符串傳輸?shù)闹袛喾兆映绦蛄鞒倘鐖D 643所示。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應用實例 ? 單片機之間的通信 80C51的方式 2和方式 3可以被用于多機通信，也可以方便的應用在多機分布式系統(tǒng)之中。在這種方式中通常采用一個主機和多個從機的方式。 ? 1．兩個單片機之間的通信 ? 雙機通信也稱為點對點的異步通信。利用單片機的串行口，可以實現(xiàn)單片機與單片機的串行通信。如果兩個單片機之間的距離較短，可以直接連接兩個單片機的串行端口，連接時將一方的 TXD和另一方的 RXD相連。當兩個單片機的距離較遠時，采用RS232或者 RS422標準總線接口進行雙機通信，可使通信距離增加到 15m～ 120m。 ? 圖 644所示是兩個 80C51間進行點對點雙機異步通信的連接方法，信號采用 RS232電平傳輸，并用MAX232芯片進行電平轉換。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應用實例 ? 2．串行多機通信 在實際應用中，經常會遇到多個單片機協(xié)調工作的情況，這就需要構建一個點對多點的分布式多機通信系統(tǒng)， 80C51的方式 2和方式 3可以被用于多機通信。在這種方式中通常采用一個主機和多個從機的方式。 ? (1) 硬件連接 第 6章 ELITEIII開發(fā)應用實例 ? 單片機構成的多機系統(tǒng)常采用總線型主從式結構。所謂主從式，即在數(shù)個單片機中，有一個是主機，其余的是從機，從機要服從主機的調度和支配。AT89C52單片機的串行口方式 2和方式 3就適于這種主從式的通信結構。當然采用不同的通信標準時，還需進行相應的電平轉換，有時還要對信號進行光電隔離。在實際的多機應用系統(tǒng)中，常采用 RS485串行標準總線進行數(shù)據(jù)傳輸，示意圖如下圖 645所示。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應用實例 ? (2) 通信協(xié)議 在點對多點的多機通信系統(tǒng)中，關鍵問題是如何識別各個點。這主要是靠主、從機之間正確地設置與判斷多機通信控制位 SM2和發(fā)送接收的第 9位數(shù)據(jù)來實現(xiàn)。 點對多點通信的流程如下： ? ① 所有從機處于方式 2或方式 3狀態(tài)，同時置 SM2位為 1，使從機處于接收地址幀狀態(tài)。 ? ② 主機置 TB8=1，發(fā)送一地址幀，其中 8位是地址，第 9位為地址幀 /數(shù)據(jù)幀的區(qū)分標志，該位置 1表示該幀為地址幀。 ? ③ 所有從機收到地址幀后，都將接收的地址與本機的地址比較。對于地址相符的從機，使自己的 SM2位置 0（以接收主機隨后發(fā)來的數(shù)據(jù)幀），并把本機地址發(fā)回主機作為應答；對于地址不符的從機，仍保持 SM2=1，對主機隨后發(fā)來的數(shù)據(jù)幀不予理睬。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應用實例 ? ④ 主機收到從機應答地址后，確認地址是否相符，如果地址不符，發(fā)復位信號，保持 TB8=1；如果地址相符，則置 TB8=0，開始發(fā)送數(shù)據(jù)。 ? ⑤ 從機接收數(shù)據(jù)結束后，要發(fā)送一幀校驗和，并置第 9位（ TB8）為 1，作為從機數(shù)據(jù)傳送結束的標志。 ? ⑥ 主機接收校驗幀時先判斷數(shù)據(jù)接收標志（ RB8），若 RB8=1，表示數(shù)據(jù)傳送結束，并比較此幀校驗和，若正確則回送正確信號 0x00，此信號命令該從機復位（即重新等待地址幀）；若校驗和出錯，則發(fā)送0xFF，命令該從機重發(fā)數(shù)據(jù)。若接收幀的 RB8=0，則存數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)，并準備接收下幀信息。 ? ⑦ 從機收到復位命令后回到監(jiān)聽地址狀態(tài)（ SM2=1），否則開始接收數(shù)據(jù)和命令。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應用實例 ? I2C總線技術 近年來，芯片間的串行數(shù)據(jù)傳輸技術被大量采用，串行擴展接口和串行擴展總線的設置大大簡化了系統(tǒng)結構。由于串行總線連接線少，總線的結構比較簡單，不需要專用的接口，可以直接用導線連接各種芯片，因此，采用串行總線可以使系統(tǒng)的硬件設計簡化，系統(tǒng)的體積減小，可靠性提高，同時，系統(tǒng)易于更改和擴充。 目前，單片機應用系統(tǒng)中使用的串行總線主要采用 I2C總線、 SPI總線、1Wire總線和 SMBUS等幾種方式。這里主要對 I2C總線進行介紹。 ? I2C總線 I2C總線是 PHLIPS公司推出的一種串行總線，是具備多主機系統(tǒng)所需的包括總線裁決和高低速器件同步功能的高能串行總線。 ? 1． I2C總線的基本結構 ? I2C只有兩根雙向信號線，一根是數(shù)據(jù)線 SDA，另一根是時鐘線 SCL。所有連接到 I2C總線上的設備，其串行數(shù)據(jù)都接到總線的 SDA線上，而各設備的時鐘均接到總線的 SCL線上， I2C總線的基本結構如圖 646所示。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應用實例 ? 為了進行通信，每個接到 I2C總線上的器件都有唯一的地址。主機與其他器件間進行數(shù)據(jù)傳送時，數(shù)據(jù)由主機發(fā)送到其他器件，這時主機稱為發(fā)送器，接受數(shù)據(jù)的器件則為接收器。 ? 2．數(shù)據(jù)傳輸 ? (1) 數(shù)據(jù)位的有效性規(guī)定 ? I2C總線進行數(shù)據(jù)傳送時，時鐘信號為高電平期間，數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定，只有在時鐘信號為低電平期間，數(shù)據(jù)線上的高電平或低電平狀態(tài)才允許變化，時序圖如圖 647所示。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應用實例 ? (2) 起始和停止條件 ? I2C總線的協(xié)議規(guī)定： SCL線為高電平期間， SDA線由高電平向低電平的變化表示起始信號。 SCL線為高電平期間， SDA線由低電平向高電平的變化表示終止信號，示意圖如圖 648。起始和終止信號都是由主機發(fā)出的，在起始信號產生后，總線就處于被占用的狀態(tài)；在終止信號產生后，總線就處于空閑狀態(tài)。 第 6章 ELITEIII開