MCS-51單片機(jī)串行口工作方式與波特率計(jì)算舉例
1)方式0
方式0是外接串行移位寄存器方式。工作時(shí),數(shù)據(jù)從RXD串行地輸入/輸出,TXD輸出移位脈沖,使外部的移位寄存器移位。波特率固定為fosc/12(即,TXD每機(jī)器周期輸出一個(gè)同位脈沖時(shí),RXD接收或發(fā)送一位數(shù)據(jù))。每當(dāng)發(fā)送或接收完一個(gè)字節(jié),硬件置TI=1或RI=1,申請中斷,但必須用軟件清除中斷標(biāo)志。
實(shí)際應(yīng)用在串行I/O口與并行I/O口之間的轉(zhuǎn)換。
2)方式1
方式1是點(diǎn)對點(diǎn)的通信方式。8位異步串行通信口,TXD為發(fā)送端,RXD為
接收端。一幀為10位,1位起始位、8位數(shù)據(jù)位(先低后高)、1位停止位。波特率由T1或T2的溢出率確定。
在發(fā)送或接收到一幀數(shù)據(jù)后,硬件置TI=1或RI=1,向CPU申請中斷;但必須用軟件清除中斷標(biāo)志,否則,下一幀數(shù)據(jù)無法發(fā)送或接收。
(1)發(fā)送:CPU執(zhí)行一條寫SBUF指令,啟動(dòng)了串行口發(fā)送,同時(shí)將1寫入
輸出移位寄存器的第9位。發(fā)送起始位后,在每個(gè)移位脈沖的作用下,輸出移位寄存器右移一位,左邊移入0,在數(shù)據(jù)最高位移到輸出位時(shí),原寫入的第9位1的左邊全是0,檢測電路檢測到這一條件后,使控制電路作最后一次移位,/SEND和DATA無效,發(fā)送停止位,一幀結(jié)束,置TI=1。
(2)接收:REN=1后,允許接收。接收器以所選波特率的16倍速率采樣RXD
端電平,當(dāng)檢測到一個(gè)負(fù)跳變時(shí),啟動(dòng)接收器,同時(shí)把1FFH寫入輸入移位寄存器(9位)。由于接、發(fā)雙方時(shí)鐘頻率有少許誤差,為此接收控制器把一位傳送時(shí)間16等分采樣RXD,以其中7、8、9三次采樣中至少2次相同的值為接收值。接收位從移位寄存器右邊進(jìn)入,1左移出,當(dāng)最左邊是起始位0時(shí),說明已接收8位數(shù)據(jù),再作最后一次移位,接收停止位。此后:
A、若RI=0、SM2=0,則8位數(shù)據(jù)裝入SBUF,停止位入RB8,置RI=1。
B、 若RI=0、SM2=1,則只有停止位為1時(shí),才有上述結(jié)果。
C、若RI=0、SM2=1,且停止位為0,則所接數(shù)據(jù)丟失。
D、若RI=1,則所接收數(shù)據(jù)丟失。
無論出現(xiàn)那種情況,檢測器都重新檢測RXD的負(fù)跳變,以便接收下一幀。
3)方式2、方式3
方式2和方式3是9位異步串行通信,一般用在多機(jī)通信系統(tǒng)中或奇偶校驗(yàn)的通信過程。在通訊中,TB8和RB8位作為數(shù)據(jù)的第9位,位SM2也起作用。方式2與方式3的區(qū)別只是波特率的設(shè)置方式不同。
(1)發(fā)送
向SBUF寫入一個(gè)數(shù)據(jù)就啟動(dòng)串口發(fā)送,同時(shí)將TB8寫入輸出移位寄存器第9位。開始時(shí),SEND和DATA都是低電平,把起始位輸出到TXD。DATA為高,第一次移位時(shí),將‘1’移入輸出移位寄存器的第9位,以后每次移位,左邊移入‘0’,當(dāng)TB8移到輸出位時(shí),其左邊是一個(gè)‘1’和全‘0’。檢測到此條件,再進(jìn)行最后一次移位,/SEND=1,DATA=0,輸出停止位,置TI=1。
(2)接收
置REN=1,與方式1類似,接收器以波特率的16倍速率采樣RXD端。。。在
起始位0移到輸入寄存器的最左邊時(shí),進(jìn)行最后一次移位。在RI=0,SM2=0或接收到的第9位=1時(shí),收到的一字節(jié)數(shù)據(jù)裝入SBUF,第9位進(jìn)入RB8,置RI=1;然后又開始檢測RXD端負(fù)跳變。
3、 多機(jī)通信
在這里,多機(jī)系統(tǒng)是指‘一主多從’。51系列單片機(jī)中,利用第9位TB8/RB8
來區(qū)分地址與數(shù)據(jù)信息,用位SM2確定接收方是否對地址或數(shù)據(jù)幀敏感。其原則是:
1)發(fā)送方用第9位TB8=1標(biāo)志地址幀,TB8=0標(biāo)志數(shù)據(jù)幀。
2)接收方若設(shè)置SM2=1,則只能接收到地址信息,若設(shè)SM2=0,則不管是地址還是數(shù)據(jù)幀,都能接收到。
利用方式2、3的特點(diǎn),在點(diǎn)對點(diǎn)的通訊中,在發(fā)送方可以用第9位TB8
作為奇偶校驗(yàn)位。在接收方,SM2位必須清0。
4、波特率
1)方式0的波特率=fosc/12
2)方式2的波特率=2^smod*fosc/64
3)方式1、3的波特率由T1或T2的溢出率和SMOD位確定:
(1)用T1:波特率=2^smod*T1定時(shí)器的溢出率/32,T1為方式2
T1定時(shí)器溢出率=1/((12/fosc)*(256-X))
例:已知fosc=6MHz,SMOD=0,設(shè)置波特率為2400,求T1的計(jì)數(shù)初值X。
波特率=1/((12/fosc)*(256-X))/32=fosc/12*32(256-X)
(256-X)=fosc/2400/384=6M/2400/384;256-X~=6.5104
X~=250=FAH 只能近似計(jì)算。
若fosc=11.0592MHz, 則256-X=11.0592M/2400/384=4068/384=12 X=F4H;可精確算出,對其它常用的標(biāo)準(zhǔn)波特率也是能正確算出。所以這個(gè)晶振頻率是最常用的。
如果SMOD=1,則同樣的X初值得出的波特率加倍。
(3)用T2:
在52型單片機(jī)中,串口方式1、3的波特率發(fā)生器選擇由TCLK、RCLK位
確定是T1還是T2。若TCLK=1,則發(fā)送器波特率來自T2,否則來自T1。若RCLK=1,則接收器波特率來自T2,否則來自T1。
由T2產(chǎn)生的波特率與SMOD無關(guān)。T2定時(shí)的最小單元=2/fosc。T2的溢出脈沖16分頻后作為串口的發(fā)送或接收脈沖。
波特率=(1/((2/fosc)(65536-X)))/16=fosc/(32(65536-X))
例:已知fosc=11.0592MHz,求波特率=2400時(shí)的X
2400=11059200/(32(65536-X)) 65536-X=144 X=65392=FF70H
計(jì)數(shù)器初值寄存器:RCAP2H=0FFH,RCAP2L=70H。