通用串口通信.docx
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通用串口通信
两片51单片机互相通信的串行通信程序（一个发送程序,一个接收程序）
作者:
佚名 来源:
不详 录入:
Admin 更新时间：
2008-7-2620:
01:
31 点击数：
2
【字体：
】
系统晶振是11.0592MHz
;51单片机发送单片机程序
;此程序用Proteus仿真通过
;此程序在硬件上测试通过
;2007-05-27
;附有简化电路图
;为了使初学者能看懂，程序与图尽可能的简单扼要
;实验现象为，发送端的P1口的哪个键被接下，接收端的哪个灯对应着亮
;如果把两个单片机的T和R通过无线模块（如基于MCP2120芯片的模块）来扩充，便可做成无线通信
ORG 0000H
AJMP START
ORG 0040H
START:
MOV SP,#60H
MOV SCON,#50H ;串口方式1
MOV TMOD,#20H ;T1方式2
MOV TL1,#0FDH ;波特率9600的常数
MOV TH1,#0FDH
SETB TR1
MOV r5,#00h
WAIT:
MOV p1,#0ffh
MOV a,p1
MOV r5,a
lcalldelay ;读键盘，这里去抖动，还要加几句话
MOV a,p1
nop
CJNE A,5,WAIT ;是否有键输入
MOV SBUF,a ;串口输出键盘输入的值
NOP
SS:
JBC TI,WAIT ;是否发送完毕
SJMP SS
DELAY:
;延时子程序
PUSH 0 ;保存现场
PUSH 1
MOV 0,#06H
DELAY1:
MOV 1,#0H
DJNZ 1,$
DJNZ 0,DELAY1
POP 1 ;恢复现场
POP 0
RET
END
;系统晶振是11.0592MHz
;51单片机接收单片机程序
;此程序用Proteus仿真通过
;此程序在硬件上测试通过
;2007-05-27
;附有简化电路图
;为了使初学者能看懂，程序与图尽可能的简单扼要
;实验现象为，发送端的P1口的哪个键被接下，接收端的哪个灯对应着亮
;如果把两个单片机的T和R通过无线模块（如基于MCP2120芯片的模块）来扩充，便可做成无线通信
ORG 0000H
AJMP START
ORG 0040H
START:
MOV SCON,#50H ;串口方式1
MOV TMOD,#20H ;T1方式2
MOV TL1,#0FDH ;波特率9600的常数
MOV TH1,#0FDH
SETB TR1
WAIT:
JBC RI,DIS_REC ;是否接收到数据
sjmp wait
DIS_REC:
MOV A,SBUF ;读串口接收到的数据
MOV p1,a
SJMP wait
end
PC机与多MCS－51单片机间的串行通信设计
作者：
北京工业大学 许丽佳 陈阳舟 来源：
电子工程师 点击数：
1023 更新时间：
2006-5-30
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摘 要：
主要讲解了IBM－PC机与MCS－51单片机多机系统的通信原理，给出了其硬件接口框图，并详细地分析了系统的多机通信软件设计。
关键词：
单片机，分布式系统，串行通信
1 引 言
在测控系统和工程应用中，常遇到多项任务需同时执行的情况，因而主从式多机分布式系统成为现代工业广泛应用的模式。
它们大多由IBM－PC微机和MCS－51单片机组成。
单片机功能强、体积小、价格低廉、开发应用方便，尤其具有全双工串行通讯的特点，在工业控制、数据采集、智能仪器仪表、家用电器方面都有广泛的应用。
同时，IBM－PC机正好补充单片机人机对话和外围设备薄弱的缺陷。
各单片机独立完成数据采集处理和控制任务，同时通过通信接口将数据传给PC机，PC机将这些数据进行处理、显示或打印，把各种控制命令传给单片机，以实现集中管理和最优控制。
故IBM－PC机（上位机）与各MCS－51单片机（下位机）之间的通信显得尤其重要。
本文主要探讨它们之间的远距离串行通信接口和软件程序设计。
2 硬件设计接口
RS－232－C串行通信接口是美国电气工业协会（EIA）与BELL公司等一起开发的一种标准通信协议，现在它在终端、外设与计算机中被广泛采用。
该标准规定了21个信号和25个引脚，但在智能仪器与计算机之间的通信中常用2个信号及3个引脚（2脚数据输入，3脚数据输出，7脚信号地）。
它采用双极性的负逻辑信号，0逻辑信号为＋3V至12V，1逻辑信号为－3V至－12V，它的传输速率最大为20kbit／s，传输距离仅为15m。
由于RS－232主要是完成电平移位、转换和信号反相等，所以它有自己的电平转换与驱动芯片，如MC1488（发送）与MC1489（接受）。
IBM－PC机有两个标准的RS－232串行口，其电平采用的是EIA电平，而MCS－51单片机的串行通信是由TXD（发送数据）和RXD（接收数据）来进行全双工通信的，它们的电平是TTL电平，为了PC机与MCS－51机之间能可靠地进行串行通信，需要用电平转换芯片。
由于MC1488和MC1489需要±12V、＋5V电源供电，故采用MAXIM公司生产的低功耗、单电源的MAX232芯片，因为它自身带有电源电压变换器，可以把＋5V电源变换成RS－232输出电平所需的±10V电压，能实现RS－232的技术指标，并只需要＋5V的电源，为串行通信带来了较好的性能和低廉的价格。
MAX232的接口电路图如图2所示。
PC机采用可编程串行异步通信控制器8251A来实现，通过对INS8251A初始化可以控制串行数据传送格式和速度及其工作方式，使得它与单片机的通信方式一致，从而实现PC机与单片机之间的通信。
MCS－51和8251A的连接图见图3。
由于远距离数据传输，在系统中用了两片MAX485芯片进行数据传送，还采用了两级光电隔离来提高系统的抗干扰能力。
单片机和PC机之间的RS－232通信硬件接口电路框图如图4所示。
3 串行通信的软件程序设计
3．1 主从式多机通信原理
MCS－51用于多机通信时必须工作在方式2或方式3。
以方式3为例，每发送一帧数据为11位：
1位起始位（0），8位数据位和1位停止位
（1），附加的第9位数据在非多机系统中为奇偶校验位，在发送端有SCON的TB8产生，在接收端传送到SCON的RB8。
它还可设定为“0”或“1”作为在多机通信中区分数据帧（0标志）还是地址帧（1标志）的标志。
在MCS－51多机系统中有以下协议：
所有的各从机均处于听命状态，即SM2＝1，以便接收主机发来的地址，当接收到一帧信息的RB8为“1”时，表示主机发送来的是地址信息，所有的从机均发生接收中断，否则中断屏蔽。
当一从机进入相应的中断服务程序，把接收到的地址和本机的地址比较，如果相符合就令其SM2＝0，并向主机发回本机地址以作应答，该从机就与主机联通，准备接收主机发来的命令或数据信息，而其他的未被寻址从机保持SM2＝1并退出各自的中断服务程序。
这样，只有SM2＝0的从机才能接收到主机发送来的数据信息，顺利实现地址帧和数据帧的分离。
被寻址从机在通信完成后重新使SM2＝1，并退出中断服务程序，等待下次通信。
3．2 多机通信协议
要实现单片机和PC机的正常通信，必须正确设定它们两者之间的通信方式，保证双方都用相同的波特率、起始位、停止位、奇偶校验位，并且要建立双方通信的应答信号。
单片机既可工作在同步移位寄存器方式下也可工作在UART（通用异步收发器）下。
串行口的通信方式是由特殊功能寄存器SCON来控制的。
其各控制定义如下：
SM0，SM1：
工作模式设定位；SM2：
允许使用方法2、3多机通信控制位；RB8：
接收数据第9位；TB8：
发送数据第9位；TI：
发送中断标志；RI：
接收中断标志。
本文中工作方式为3，即9位UART定时器T1作为波特率发生器，工作在方式2，若选定波特率为1200bps，则计数初值为0E8H（SMOD＝0，时钟频率Fosc为11．059MHz）。
PC机的异步通信接口为INTEL8251A，它可设定1位、1．5位或2位停止位，数据可在5～8位之间选择，通信频率为0～9．6Kbps，有奇偶校验、帧校验、溢出校验三种方式。
可通过对它写入一定的方式控制字、命令控制字从而进行初始化。
它与MCS－51的连接如前面所示，则它的数据口地址为0F0H，控制口地址为0F1H。
它的工作状态寄存于其状态字寄存器中，可由MCS－51的CPU读取。
通信协议如下：
（1）串行通信波特率为1200bps；
（2）帧格式为8位数据位，一位起始位，一位可编程的第9位（即发送和接收的地址／数据位的标志位），一位停止位；（3）主机和从机遵循主从原则，主机用呼叫方式选择从机，数据在主机和从机之间双向传递，各从机之间的相互通信需通过主机作为中介；（4）主从机之间还应传送一些供它们识别的命令和状态字，如以00H表示主机发送从机接收命令，以01H表示从机发送主机接收命令等。
3．3 通信程序设计思路及其实现
程序主要包括主机程序（由主机主程序和通信子程序组成）、从机主程序和其中断服务程序组成。
主机程序主要完成对8251A的初始化以及主机与从机之间的通信，主机程序框图见图5。
而从机主程序主要完成对串行口的初始化、波特率的设置（应与8251A的波特率一致），它的中断程序主要用来完成MCS－51单片机与PC机的数据通信。
从机中断服务程序框图见图6。
这里简单介绍8251A的初始化程序，设8251A工作于异步通信方式，波特率系数×1，字符长度为8位，偶校验，所以方式字为7DH，又设8251A为全双工方式，出错标志复位，故其命令控制字为27H，其相应的初始化程序如下：
MOVR0，＃0F0H
4 结束语
本系统软硬件在IBMPC／XT机和DICE系列的MCS－51单片机上进行过调试，运行良好，验证了其在仿真平台的控制，现已用于实际系统，且特别适用于从机实时性要求较高的中小型工控系统。
参考文献
1 何立民．单片机应用文集
（2）．北京：
北京航空航天大学出版社，1993
2 何立民．单片机高级教程．北京：
北京航空航天大学出版社，2000
3 胡汉才．单片机原理及其接口技术．北京：
清华大学出版社，1996
4 陈荣保，肖本贤，李钢．基于MODEM和单片机的远程通讯系统设计与实现．微电子学与计算机，1999
（1）5 何飞跃。
基于MCS－51单片机的LCU与上位机的通信．微计算机信息，1999
（1）
单片机C51串口中断接收和发送测试例程（含通信协议的实现）
通信协议：
第1字节，MSB为1，为第1字节标志，第2字节，MSB为0，为非第一字节标志，其余类推……，最后一个字节为前几个字节后7位的异或校验和。
测试方法：
可以将串口调试助手的发送框写上95102025，并选上16进制发送，接收框选上16进制显示，如果每发送一次就接收到95102025，说明测试成功。
//这是一个单片机C51串口接收（中断）和发送例程，可以用来测试51单片机的中断接收
//和查询发送，另外我觉得发送没有必要用中断，因为程序的开销是一样的
#include
#include
#defineINBUF_LEN4//数据长度
unsignedcharinbuf1[INBUF_LEN];
unsignedcharchecksum,count3;
bitread_flag=0;
voidinit_serialcomm（void）
{
SCON=0x50;//SCON:
serailmode1,8-bitUART,enableucvr
TMOD|=0x20;//TMOD:
timer1,mode2,8-bitreload
PCON|=0x80;//SMOD=1;
TH1=0xF4;//Baud:
4800fosc=11.0592MHz
IE|=0x90;//EnableSerialInterrupt
TR1=1;//timer1run
//TI=1;
}
//向串口发送一个字符
voidsend_char_com（unsignedcharch）
{
SBUF=ch;
while（TI==0）;
TI=0;
}
//向串口发送一个字符串，strlen为该字符串长度
voidsend_string_com（unsignedchar*str,unsignedintstrlen）
{
unsignedintk=0;
do
{
send_char_com（*（str+k））;
k++;
}while（k}
//串口接收中断函数
voidserial（）interrupt4using3
{
if（RI）
{
unsignedcharch;
RI=0;
ch=SBUF;
if（ch>127）
{
count3=0;
inbuf1[count3]=ch;
checksum=ch-128;
}
else
{
count3++;
inbuf1[count3]=ch;
checksum^=ch;
if（（count3==（INBUF_LEN-1））&&（!
checksum））
{
read_flag=1;//如果串口接收的数据达到INBUF_LEN个，且校验没错，
//就置位取数标志
}
}
}
}
main（）
{
init_serialcomm（）;//初始化串口
while
（1）
{
if（read_flag）//如果取数标志已置位，就将读到的数从串口发出
{
read_flag=0;//取数标志清0
send_string_com（inbuf1,INBUF_LEN）;
}
}
}
RS-232、RS-422与RS-485标准及应用
一、RS-232、RS-422与RS-485的由来
RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准，最初都是由电子工业协会（EIA）制订并发布的，RS-232在1962年发布，命名为EIA-232-E，作为工业标准，以保证不同厂家产品之间的兼容。
RS-422由RS-232发展而来，它是为弥补RS-232之不足而提出的。
为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到4000英尺（速率低于100kb/s时），并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。
RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，被命名为TIA/EIA-422-A标准。
为扩展应用范围，EIA又于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/EIA-485-A标准。
由于EIA提出的建议标准都是以“RS”作为前缀，所以在通讯工业领域，仍然习惯将上述标准以RS作前缀称谓。
RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件、电缆或协议，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。
因此在视频界的应用，许多厂家都建立了一套高层通信协议，或公开或厂家独家使用。
如录像机厂家中的Sony与松下对录像机的RS-422控制协议是有差异的，视频服务器上的控制协议则更多了，如Louth、Odetis协议是公开的，而ProLINK则是基于Profile上的。
二、RS-232串行接口标准
目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。
RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。
RS-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。
收、发端的数据信号是相对于信号地，如从DTE设备发出的数据在使用DB25连接器时是2脚相对7脚（信号地）的电平，DB25各引脚定义参见图1。
典型的RS-232信号在正负电平之间摆动，在发送数据时，发送端驱动器输出正电平在+5～+15V，负电平在-5～-15V电平。
当无数据传输时，线上为TTL，从开始传送数据到结束，线上电平从TTL电平到RS-232电平再返回TTL电平。
接收器典型的工作电平在+3～+12V与-3～-12V。
由于发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，其传送距离最大为约15米，最高速率为20kb/s。
RS-232是为点对点（即只用一对收、发设备）通讯而设计的，其驱动器负载为3～7kΩ。
所以RS-232适合本地设备之间的通信。
其有关电气参数参见表1。
规定
RS232
RS422
R485
工作方式
单端
差分
差分
节点数
1收、1发
1发10收
1发32收
最大传输电缆长度
50英尺
400英尺
400英尺
最大传输速率
20Kb/S
10Mb/s
10Mb/s
最大驱动输出电压
+/-25V
-0.25V～+6V
-7V～+12V
驱动器输出信号电平
（负载最小值）
负载
+/-5V～+/-15V
+/-2.0V
+/-1.5V
驱动器输出信号电平
（空载最大值）
空载
+/-25V
+/-6V
+/-6V
驱动器负载阻抗（Ω）
3K～7K
100
54
摆率（最大值）
30V/μs
N/A
N/A
接收器输入电压范围
+/-15V
-10V～+10V
-7V～+12V
接收器输入门限
+/-3V
+/-200mV
+/-200mV
接收器输入电阻（Ω）
3K～7K
4K（最小）
≥12K
驱动器共模电压
-3V～+3V
-1V～+3V
接收器共模电压
-7V～+7V
-7V～+12V
表1
三、RS-422与RS-485串行接口标准
1．平衡传输
RS-422、RS-485与RS-232不一样，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B，如图2。
通常情况下，发送驱动器A、B之间的正电平在+2～+6V，是一个逻辑
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