51單片機串口通信原理課件下載(很詳細)

ID:398515 · 發(fā)表于 2018-9-25 16:04

什么是計算機通信

通信是指通過某種媒體將信息從一地傳送到另一地。古代飛鴿傳書和今天電話、手機，都是人與人之間的通信。
計算機通信是將計算機技術和通信技術的相結(jié)合，完成計算機與外部設備或計算機與計算機之間的信息交換。上面所說的計算機與計算機之間的通信分下面3種情況:
PC機與PC機通信； PC機與單片機通信(本講只講這一種); 單片機與單片機通信。

為什么要進行計算機通信

計算機通信的出現(xiàn)，大大拓展了計算機的應用范圍。 PC機與單片機通信，可以實現(xiàn)：
1、實現(xiàn)遠程測控。
2、組成計算機網(wǎng)絡。

并行通信的特點：傳輸速度快，由于需要多根傳輸線，長距離傳輸時成本高，只適用于短距離傳輸。

串行通信的特點：傳輸速度慢，但傳輸線少，長距離傳傳輸時成本低，適用于長距離傳輸。

異步通信與同步通信

異步通信 收發(fā)設備使用各自的時鐘。異步通信在發(fā)送字符時，所發(fā)送的字符之間的時間間隔可以是任意的。接收端必須時刻做好接收的準備。發(fā)送端可
以在任意時刻開始發(fā)送字符，為保證收發(fā)雙方同步, 每個字符的開始和結(jié)束的地方必須加上標志，即加上起始位和停止位，以便使接收端能夠正確地將每一個字符接收下來。

特點：由于不要求收發(fā)雙方時鐘嚴格一致，因此容易實現(xiàn)，通信設備簡單、便宜。但為保證收發(fā)雙方同步,每個字符均需附加起始位、停止位，因此傳輸效率不高。

同步通信 發(fā)送與接收設備使用同一個時鐘，雙方本身完全同步，從理論上說，不需要人為增加同步措施，但實際上還是要增加一些同步措施的（同步通信把幾十到幾千個字符組成一個幀，每幀的開始要附加同步字符）。異步通信在發(fā)送字符時，所發(fā)送的字符之間沒有時間間隔。

特點：收發(fā)雙方不停地發(fā)送和接收連續(xù)的字符，傳輸效率高，特別適合批量數(shù)據(jù)的傳送；但它要求在通信中保持精確的同步，實現(xiàn)較異步通信復雜。

串行通信的傳輸方向

1、單工單工是指數(shù)據(jù)傳輸僅能沿一個方向進行。
2、半雙工半雙工是指數(shù)據(jù)傳輸可以沿兩個方向，但需要分時進行。
3、全雙工全雙工是指數(shù)據(jù)可以同時進行雙向傳輸。

本講沒有用到奇偶校驗，因此這里我們只要了解就可以了。收發(fā)雙方事先約定采用奇校驗還是偶校驗。如約定采用奇校驗：發(fā)送數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)位尾隨1位奇校驗位，奇校驗位可以取0或1，但要保證，數(shù)據(jù)中“1”的個數(shù)與校驗位“1”的個數(shù)之和應為奇數(shù)；接收數(shù)據(jù)時，檢查數(shù)據(jù)中“1”的個數(shù)與校驗位“1”的個數(shù)之和是否仍應為奇數(shù)，如不是，則說明數(shù)據(jù)在傳輸過程中出現(xiàn)了差錯。如約定采用偶校驗：發(fā)送數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)位尾隨1位偶校驗位，偶校驗位可以取0或1，但要保證，數(shù)據(jù)中“1”的個數(shù)與校驗位“1”的個數(shù)之和應為偶數(shù)；接收數(shù)據(jù)時，檢查數(shù)據(jù)中“1”的個數(shù)與校驗位“1”的個數(shù)之和是否仍應為偶數(shù)，如不是，則說明數(shù)據(jù)在傳輸過程中出現(xiàn)了差錯。

串行通信的數(shù)傳率

數(shù)據(jù)傳輸率簡稱數(shù)傳率，指單位時間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘�，可用比特率和波特率來表示�?/font>
⑴比特率：是數(shù)字信號的傳輸速率，它用單位時間內(nèi)傳輸?shù)亩M制代碼的有效位(bit)數(shù)來表示，其單位為每秒比特數(shù)bit/s(bps) 。
⑵波特率：波特率指數(shù)據(jù)信號對載波的調(diào)制速率，它用單位時間內(nèi)載波調(diào)制狀態(tài)改變次數(shù)來表示，其單位為波特(Baud)。對于串行通信來說，或者說是對于普通的數(shù)字電路來說，都是兩相調(diào)制,也就是單個調(diào)制狀態(tài)對應1個二進制位，因此:
比特率= 波特率

1bps=1 Baud
計算機中常用的波特率是：110、300、600、1200、2400、4800、9600、19200、28800、33600，目前最高可達56Kbps.
CH340轉(zhuǎn)出的虛擬串口的波特率突破了傳統(tǒng)串口的56Kbps限制,最高可達2Mbps

串行通信的傳輸距離
RS232為全雙工，最大傳輸距離15米。 RS485為半雙工，最大傳輸距離1200米，最多可加8只中繼器，可延伸到10800米。

串行通信接口標準

RS-232是美國電子工業(yè)協(xié)會EIA在1962年發(fā)布的一種串行通信接口標準，后有不少改進版本，其中最常用的是RS-232-C版。 RS是英文“推薦標準”的縮寫，232為標識號，C表示修改次數(shù)。RS-232-C總線標準設有25 條信號線，包括一個主通道和一個輔助通道，在多數(shù)情況下主要使用主通道，對于一般雙工通信，僅需幾條信號線就可實現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。

筆記本電腦如何進行串口實驗

大部分筆記本電腦，甚至部分新出的臺式機沒有串口，我們可以用USB轉(zhuǎn)換的方式，轉(zhuǎn)出一個甚至多個虛擬的串口，同樣可以完成串口實驗。

此時，單片機端要用CH340（或其他的USB- COM芯片，如PL2303）替代MAX232，單片機端與PC端改用USB電纜連接， PC機安裝驅(qū)動程序。上下位機編程和其他操作和原來完全一致。

筆記本電腦(包括臺式機)可使用USB口轉(zhuǎn)出的虛擬串口進行串行通信，框圖如上

MAX232是TTL和RS232電平轉(zhuǎn)換芯片，CH340是USB-COM轉(zhuǎn)換芯片。單片機叫下位機，PC機叫上位機。

在串口傳輸電纜上，采用 RS232電平規(guī)范：
邏輯1=-3V～-15V
邏輯0=+3V～+15V
而單片機的串口模塊采用TTL電平規(guī)范：邏輯1=5V
邏輯0=0V

因此單片機的串口模塊和串口傳輸電纜之間要進行電平轉(zhuǎn)換，這個任務由MAX232完成。

STC89C52 有1個串口模塊----串口1，有兩個物理上獨立的接收、發(fā)送緩沖器，但是它們都叫SBUF。單片機操作的時候是否會產(chǎn)生混亂？不會。執(zhí)行讀操作時，訪問接收緩沖器；執(zhí)行寫操作時，訪問發(fā)送緩沖器。

串行口的控制寄存器

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,可以按位操作：（復位值：0x00000000）

SM0和SM1為工作方式選擇位，可選擇四種工作方式，一般選方式1：

●REN，允許串行接收位。由軟件置REN=1，則啟動串行口接收數(shù)據(jù)；若軟件置REN=0，則禁止接收。
●TI，發(fā)送中斷標志位。在方式0時，當串行發(fā)送第8位數(shù) 據(jù)結(jié)束時，或在其它方式，串行發(fā)送停止位的開始時，由內(nèi)部硬件使TI置1，向CPU發(fā)中斷申請。在中斷服務程序中，必須用軟件將其清0，取消此中斷申請。
●RI，接收中斷標志位。在方式0時，當串行接收第8位數(shù) 據(jù)結(jié)束時，或在其它方式，串行接收停止位的中間時，由內(nèi)部硬件使RI置1，向CPU發(fā)中斷申請。也必須在中斷服務程序中，用軟件將其清0，取消此中斷申請。

下列位本講未用,采用上電默認值0:
●SM2：多機通信控制位
●TB8：發(fā)送數(shù)據(jù)的第九位
●RB8：接收到數(shù)據(jù)的第九位

獨立波特率發(fā)生器的相關位

BRTR（獨立波特率發(fā)生器啟停位）: =1, 允許獨立波特率發(fā)生器運行；=0, 不允許獨立波特率發(fā)生器運行。

BRTx12:=0, 獨立波特率發(fā)生器每12 個時鐘計數(shù)一次（和傳統(tǒng)51兼容），=1, 獨立波特率發(fā)生器每1 個時鐘計數(shù)一次

S1BRS: =1, 獨立波特率發(fā)生器作為串口1 的波特率發(fā)生器，此時定時器1 得到釋放； =0, 串口1 波特率發(fā)生器選擇定時器1。

PCON中只有一位SMOD與串行口工作有關：

SMOD（PCON.7）波特率倍增位。在串行口方式1、方式2、方式3時，波特率與SMOD有關，當SMOD=1時，波特率提高一倍。復位時，SMOD=0。
該位本講未用,采用上電默認值0即可。

串行口的工作方式

本講只講最常用的方式1;方式0、2、3很少用到，不需掌握。
方式1是10位數(shù)據(jù)的異步通信口。TXD為數(shù)據(jù)發(fā)送引腳， RXD為數(shù)據(jù)接收引腳，傳送一幀數(shù)據(jù)的格式如圖所示。其中1 位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位。

波特率和BRT值的計算

在串行通信中，收發(fā)雙方對發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的速率要有約定。

方式1的波特率=（2SMOD/32）•（獨立波特率發(fā)生器的溢出率）
當BRTx12 = 0時：獨立波特率發(fā)生器的溢出率 =Fosc/12/( 256 - BRT )
實例：波特率9600，計算BRT的值。
波特率 =（1/32）•（fosc /12/（256 －BRT））
BRT=256- fosc /（384*波特率）=256-11059200/
（384*9600）=253
也可以用“51串口通信計算器”快速完成BRT設置值的計算。

串行口初始化步驟

1、TX設置為輸出、RX設置為輸入，也可不設置，采用默認的準雙向口模式。
2、設置串口1 的工作模式，SCON 寄存器中的SM0 和SM1 兩位決定了串口1 的4 種工作模式。
3、如要串口1 接收，將SCON 寄存器中的REN 位置1 即可。
4、計算BRT的值，并置數(shù)；
5、設置獨立波特率發(fā)生器相關位：BRTx12:=0, S1BRS: =1, SMOD
6、啟動獨立波特率發(fā)生器（ BRTR =1）；
7、串行口工作在中斷方式時，還要設置串口1 的中斷優(yōu)先級
（ PS,PSH ），如果不設置的話，默認是低優(yōu)先級；打開中斷相應的控制位（ES,EA）。接收完成標志RI,發(fā)送完成標志TI,要由軟件清

如何通過串口收發(fā)數(shù)據(jù)

串口1接收到的數(shù)，從SBUF中讀��；如要從串口1 發(fā)送，將數(shù)據(jù)送入SBUF 即可。

完整的pdf格式課件文檔51黑下載地址：