十天学会单片机Day4串行口通信

并行与串行基本通信方式

1.并行通信方式

　　通常是将数据字节的各位用多条数据线同时进行传送。

　　并行通信控制简单、传输速度快；由于传输线较多，长距离传送时成本高且接收方的各位同时接收存在困难。

2.串行通信方式

　　是将数据字节分成一位一位的形式在一条传输线上逐个地传送。

　　串行通信传输线少，长距离传送时成本低，且可以利用电话网等现成的设备，但数据的传送控制比并行通信复杂。

3.异步串行通信方式

　　异步通信是指通信的发送与接收设备使用各自的时钟控制数据的发送和接收过程。为使双方的收发协调，要求发送和接收设备的时钟尽可能一致。

　　异步通信是以字符（构成的帧）为单位进行传输，字符与字符之间的间隙（时间间隔）是任意的，但每个字符中的各位是以固定的时间传送的，即字符之间不一定有“位间隔”的整数倍的关系，但同一字符内的各位之间的距离均为“位间隔”的整数倍。

异步通信的数据格式：

　　异步通信不要求收发双方时钟的严格一致，实现容易，设备开销较小，但每个字符要附加2～3位用于起止位，各帧之间还有间隔，因此传输效率不高。

4.同步串行通信方式

　　同步通信时要建立发送方时钟对接收方时钟的直接控制，使双方达到完全同步。此时，传输数据的位之间的距离均为“位间隔”的整数倍，同时传送的字符间不留间隙，即保持位同步关系，也保持字符同步关系。发送方对接收方的同步可以通过两种方法实现。

　　同步通信是以特定的位组合“01111110”作为帧的开始和结束标志，所传输的一帧数据可以是任意位。所以传输的效率较高，但实现的硬件设备比异步通信复杂。

面向字符的同步格式：

面向位的同步格式：

5.串行通信的制式

单工：数据传输仅能沿一个方向，不能实现反向传输。

半双工：指数据传输可以沿两个方向，但需要分时进行。

全双工：指数据可以同时进行双向传输。

6.串行通信的错误校验

奇偶校验：在发送数据时，数据位尾随的1位为奇偶校验位（1或0）。奇校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为奇数；偶校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为偶数。接收字符时，对“1”的个数进行校验，若发现不一致，则说明传输数据过程中出现了差错。

代码和校验：发送方将所发数据块求和（或各字节异或），产生一个字节的校验字符（校验和）附加到数据块末尾。接收方接收数据同时对数据块（除校验字节外）求和（或各字节异或），将所得的结果与发送方的“校验和”进行比较，相符则无差错，否则即认为传送过程中出现了差错。

循环冗余校验：通过某种数学运算实现有效信息与校验位之间的循环校验，常用于对磁盘信息的传输、存储区的完整性校验等。这种校验方法纠错能力强，广泛应用于同步通信中。

7.串行通信接口

RS-232

RS-232C接口规定使用25针连接器，连接器的尺寸及每个插针的排列位置都有明确的定义。（阳头）

MAX232：把TTL电平从0V和5V转换到3V~15V或-3V~-15V之间。

　　分立元件实现RS-232电平与TTL电平转换电路。

TXD 为低 Q3导通 PCRXD拉高(如PC用中断接受的话会产生中断)；TXD发送高电平，Q3截止，PCRXD内部高阻，而PCTXD平时是-3~-15V，拉低PCRXD。

PC发送信号:当PCTXD为低电平，Q4截止，RXD拉高为高电平；当PCTXD变高时，Q4导通，RXD被Q4拉倒低电平。双向转换。

MAX232芯片实现RS232电平与TTL电平转换

    

CH340 USB-COM转换芯片

8.波特率与定时器初值的关系

比特率是每秒钟传输二进制代码的位数，单位是：位／秒（bps）。如每秒钟传送240个字符，而每个字符格式包含10位(1个起始位、1个停止位、8个数据位)，这时的比特率为：10位×240个/秒 = 2400 bps

方式0的波特率 =  fosc/12

方式2的波特率 =（2^SMOD/64）· fosc

方式1的波特率 =（2^SMOD/32）·（T1溢出率）

方式3的波特率 =（2^SMOD/32）·（T1溢出率）

　　fosc为晶振频率。SMOD是PCON寄存器最高位。T1溢出率是定时器T1溢出的频率。

　　T1溢出率=fosc / {12 * [ 256- (TH1) ] }

方式1，在给定时器计满溢出时，自动进入中断服务程序，然后我们需手动再次给定时器装初值。

方式2，当定时器计满溢出后，单片机会自动为其装初值，并且无须进入中断服务程序进行任何处理。定时器溢出速率就会绝对稳定。

Eg：已知串行口通信在串口方式1下，波特率为9600bps，系统晶振频率为11.0592MHZ，求TL1和TH1中装入的数值？

　　取SMOD=0

　　9600 = (1/32)*11059200/ {12 *[256 - (X)] }

　　X=253,转换成16进制0xFD

9.串行口结构

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

10.寄存器

电源管理寄存器PCON(不能位寻址)

位序号	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
位符号	SMOD	(SMOD0)	(LVDF)	(P0F)	GF1	GF0	PD	IDL

SMOD-该位与串口通信波特率有关

　　SMOD=0：串口方式123时，波特率正常

　　SMOD=1：串口方式123时，波特率加倍。

串行口控制寄存器SCON(可位寻址)

位序号	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
位符号	SM0	SM1	SM2	REN	TB8	RB8	TI	RI

串行口工作方式

SM0	SM1	方式	功能说明
0	0	0	同步移位寄存器方式(通常用于扩展I/O口)
0	1	1	10位异步收发(8位数据)，波特率可变
1	0	2	11位异步收发(9位数据)，波特率固定
1	1	3	11位异步收发(9位数据)，波特率可变

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。

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。

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。

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。

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

定时器/计数器工作方式寄存器TMOD在之前已经有过5.

11.步骤

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：

　　①确定T1的工作方式（编程TMOD寄存器）

　　②计算T1的初值，装载TH1、TL1

　　③启动T1（编程TCON中的TR1位）

　　④确定串行口控制（编程SCON寄存器）

　　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）

 //串口方式1 I get X
 #include <reg52.h>
 unsigned char flag, a, i;
 unsigned char code table[]="I get ";
 
 void init()
 {
     TMOD = 0x20;//确定T1工作方式 自动重载8位定时器，收TR1控制
     TH1 = 0xFD;//装初值
     TL1 = 0xFD;
     TR1 = ;//开启定时器
     REN = ;//允许串行口接受
     SM0 = ;//方式1
     SM1 = ;
     EA = ;//中断总开关开
     ES = ;//串行口中断打开
 }
 
 void main()
 {
     init();
     while()
     {
         if(flag == ) {    //有接收
              ES = ;    //串行口中断关闭
             for(i = ; i < ; i++) {
                 SBUF = table[i];    //SBUF发送寄存器I get
                 while(!TI);            //发送
                 TI = ;                //发送中断标志位清0
             }
             SBUF = a;     //把接收到的缓存在a中的给SBUF发送
             while(!TI);     //发送
             TI = ;         //软件清0
             ES = ;         //打开串行口中断
             flag = ;     //标志清0
         }
     }
 }
 
 void ser() interrupt
 {                //RI=1接收到串行口中断
     RI = ;        //软件清0
     a = SBUF;    //读取SBUF中数据存于a
     flag = ;    //标志置1 代表有接收
 }

 //方式2
 #include <reg52.h>
 
 void InitUART(void)
 {
     TMOD = 0x20;
     SCON = 0x50;
     TH1 = 0xFD;
     TL1 = TH1;
     PCON = 0x00;
     EA = ;
     ES = ;
     TR1 = ;
 }
 
 void SendOneByte(unsigned char c)
 {
     SBUF = c;
     while(!TI);
     TI = ;
 }
 
 void main(void)
 {
     InitUART();
 }
 
 void UARTInterrupt(void) interrupt
 {
     if(RI)
     {
         RI = ;
         //add your code here!
     }
     else
         TI = ;
 }