你要的单片机串口工作原理知识点都在这里

出处:面包板 发布于:2019-11-06 14:55:17 | 109 次阅读

  概念
  不同型号的单片机使用的串口不同,根据需求选择相应的单片机,在有些场合如果单片机如果没有需要的串行通信接口,则可以通过单片机的I/O口进行模拟。
  全双工UART(异步串行通信接口)
  UART有两种工作状态:
  同步串行通信状态:速率高,硬件电路复杂,需要同时使用两条信号线,所以只能使用单工方式或半双工方式工作。
  异步串行通信状态:方式简单,传输速率不高,应用广泛,方便与其他通信标准进行衔接。
  异步传输工作方式:
  传输效率较低
  起始位
  校验位
  停止位占用的位较多


  数据格式:
  同步传输工作方式:
  双方同时使用两条通信线:一条用于产生时钟并要求发送和接受的双方必须保持完全同步(一般情况下,时钟信号由发送端提供)。
  另一条用于传送数据。
  如果需要双向数据传输,需要再多添加两条通信线(MCS-51不支持同时的双向数据同步传输,只能使用分时复用)。
  除了用于通信外,同步方式还可以用于I/O口的扩展,与74LS164联合使用时扩展成输出口,与74LS165联合使用时扩展成输入口。
  因为没有附加起始位和停止位,所以传输效率较高
  一旦发现数据出错,所有的数据都需要重新传输,大量数据一次性传输时错误的概率较高。
  远距离通信时,通过调试解调从数据流中提取同步信号,用锁相的技术使接收方得到与发送方相同的时钟信号。时钟信号线与数据线分离可以实现高效率、大容量的数据通信。
  数据格式:


  使用方式
  使用的寄存器:
  串行接口寄存器 SCON:规定了串行通信的方式和功能,可以选择通信模式/允许接收/检查状态位


  电源控制寄存器 PCON


  SMOD = 0 波特率为原值;


  SMOD为1 波特率提高一倍。
  只有SMOD位对串口通信有影响
  注:该寄存器不能进行位寻址,只能整字节操作。
  工作方式:
  p.s.:UART有一个接收数据缓冲区,当上一个字节未被处理时下一个字节收入缓冲区。但如果在下一个字节接收完毕时前一字节还未处理,则上一个字节会被覆盖掉。因此软件必须在下一个字节接收完毕之前处理上一个字节(当连续发送字节时也是如此)。
  用途:可以用来和某些具有8位串行口的EEPROM器件通信
  原理:
  RXD从低位开始收发数据,TXD从发送同步移位脉冲。
  向SBUF写入字节时开始发送数据,发送完毕后TI位置位。


  置位REN时,开始接收数据,接收完8位数据后RI位置位。


  方式1:10位数据的异步通信口,波特率可变(与T1的溢出率有关)。RXD为数据接收,TXD为数据发送。
  数据帧格式:


  原理:
  软件置REN为1时,接收器选择波特率为16倍速率采样RXD引脚电平,当检测到RXD引脚输入电平发生负跳变(1->0)说明起始位有效,移入输入移位寄存器并开始接收这一帧信息的其余位。需要手动清零


  接收过程中,数据从输入移位寄存器右边移入,起始位移至输入移位寄存器最左边时,控制电路进行最后一次移位。当RI=0且SM2=0(或接收到的停止位为1)时,接收到的9位数据的前8位装入接收SBUF,第9位(停止位)进入RB8并置RI=1,向CPU请求中断。RI需要手动清零
  波特率计算装入TH1的初值:

  代码示例:
  #include <reg51.h>
  main()
  {
  TMOD = 0x20;
  SM0 = 0;
  SM1 = 1;
  REN = 1;
  PCON = 0;
  TH1 = 0xFD; //253=256-(1*11.0592*10^6)/(384*9600)
  TL1 = 0xFD;
  TR1 = 1;
  P1 = SBUF;
  while(!RI);
  RI = 0;
  SBUF = P1;
  while(!TI);
  TI = 0;
  }
  数据帧格式:起始位1位,数据9位(第9位在发送时为TB8,接收时为RB8)
  原理:
  发送开始时,先把起始位0输出到TXD引脚,然后发送移位寄存器的输出位D0到TXD引脚,每一个移位脉冲都使输出移位寄存器的各位向右移一位,并由TXD引脚输出。第一次移位时,停止位"1"移入输出移位寄存器的第9位,以后每次移位左边都移 入0。当停止位移至输出位时,左边其余位全为0,当检测到这一条件时,控制电路进行最后一次移位并置TI=1,请求中断。需要手动清零
  接收数据时,数据从右边移入输入移位寄存器,在起始位0移到最左边时,控制电路进行最后一次移位。当RI=0且SM2=0(或接收到的第9位数据为1)时,接收到的数据装入接收缓冲器SBUF和RB8(接收数据的第9位),置RI=1,向CPU请求中断。如果条件不满足,则数据丢失且不置位RI,继续搜索RXD引脚的负跳变。
  代码示例:多机互联
  TMOD = 0x20;
  TH1 = 0xFD;
  TL1 = 0xFD;
  PCON = 0x00;
  TR1 = 1;
  SCON = 0xF8;
  SBUF = 0x01;
  while(!TI);
  TI = 0;
  P3_5 = 0;
  SM2 = 0;
  while(!RI);
  RI = 0;
  P2 = SBUF;
  SM2 = 1;
  P3_5 = 1;
  波特率的计算:
  当T1用作波特率发生器时,最典型的用法是使T1工作再自动重装8位定时器方式(方式2),溢出率取决于TH1中的计数值
  常见波特率对照表
  串口通信初始化步骤:
  确定T1的工作方式(编程TMOD寄存器)
  计算T1的初值,装载TH1、TL1
  启动T1
  确定串行口控制(编程SCON寄存器)
  在中断方式工作时进行中断设置(编程IE IP寄存器)

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关键词:单片机

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