第09章思考题和习题解答

9.1 异步通信和同步通信的主要区别是什么？MCS-51串行口有没有同步通信功能？

答：所谓同步通信是指在约定的通信速率下，发送端和接收端的时钟信号频率和相信始终保持一致（同步），保证了通信双方在发送和接收数据时具有完全一致的定时关系。

异步通信是指通信中两个字符之间的时间间隔是不固定的，而在一个字符内各位的时间间隔是固定的。

MCS-51串行口使用的都是异步通信，没有同步通信功能。

9.2 串行通信有按照数据传送方向可分为哪几种方式，各自有什么特点？

答：按照数据传送方向和UART的工作方式，串行通信可分为单工方式、半双工和全双工三种方式。

1）单工方式：在单工方式下，通讯线的一端连接发送器，另一端连接接收器，只允许数据按照一个固定的方向传送，即一方只能发送，而另一方只能接收，这种方式现在较少使用。

2）半双工方式：在半双工方式下，系统中的每个通讯设备都由一个发送器和一个接收器组成，通过开关接到通讯线路上，双方（A，B）之间只有一个通信回路，数据要么由A发送到B，要么由B发送到A，不能同时在两个方向上传送。半双工方式比单工方式灵活，但是它的效率依然不高。

3）全双工方式：在全双工方式下，A、B两站间有两个的通信回路，两站都可以同时发送和接收数据。一回路用于发送，另一回路用于接收，因此，全双工方式通信效率较高。

9.3 通信波特率的定义是什么？它和字符的传送率之间有何区别？

答：波特率的定义为每秒钟传送二进制数码的位数（也称比特数），单位通常为bps（bit per second），即位/秒。波特率是串行通信的重要指标，用于表征数据传输的速度。波特率越高，数据传输速度越快，与字符的传输速率不同。字符的传输速率是指每秒钟内所传字符帧的帧数，它与字符帧格式有关。而波特率则与字符帧格式无关

9.4 串行通信中为什么要用modem？按数字信号的调制技术，modem可分为哪三类？

答：计算机通信要传送的是数字信号，而在远程数据通信时，通信线路往往是借用现成的电话网，但是，电话网是为300～3400Hz间的音频模拟信号设计的，不合适对二进制数据的传输。二进制数据信号在电话网上远距离传输必然会导致信号衰减和畸变，以致传送到接收端后无法辨认。为了使数据能在远程通信中，使用电话网进行传输，必须利用调制的手段，将数字信号变换成能在通讯线上传输而不受影响的模拟信号，在发送时需要采用调制器（Modulator）把数字信号转换成模拟信号，送到通信链路上去，而在接收时，需要用解调器（Demodulator）再把从通信链路上收到的模拟信号还原成数字信号。

按对数字信号的调制技术，MODEM可分为频移键控（FSK）、相移键控（PSK）和相幅调制（PAM）三种类型。

9.5简述MCS-51串行口在四种工作方式下的字符格式。

答：MCS-51串行口口可设置4种工作方式，可有8位、10位或11位帧格式。

方式0以8位数据为一帧，不设起始位和停止位，先发送或接收最低位。其帧格式如下：

9.6 MCS-51串行口控制寄存器SCON中的SM2的含义是什么？主要在什么方式下使用？

答：在方式2 和3 中，若SM2＝1 且接收到的第九位数据（RB8）为1，才将接收到的前8 位数据送入接收SBUF中，并置位RI产生中断请求；否则丢弃前8 位数据。若SM2＝0，则不论第九位数据（RB8）为1 还是为0,都将前8 位送入接收SBUF中，并产生中断请求。方式1 时，SM2必须置0。SM2主要在多机通信时使用。

9.7 简述MCS-51串行口在4种工作方式下的字符格式。

9.8 简述MCS-5l串行口在4种工作方式下波特率的产生方法。

答：串行口方式0波特率的产生如下图所示。

方式0波特率 = fosc / 12

串行口方式2波特率的产生如下图所示。

方式2波特率=2SMOD/×fosc

方式1和方式3的波特率的产生如下图所示。

方式1、方式3

9.9 简述MCS-5l串行口发送和接收数据的过程。

答：MCS-51串行口的发送过程由指令MOV  SBUF，A启动，即CPU由一条写发送缓冲器的指令把数据(字符)写入串行口的发送缓冲器SBUF(发)中，再由硬件电路自动在字符的始、末加上起始位(低电平)、停止位(高电平)及其它控制位(如奇偶位等)，然后在移位脉冲的控制下，低位在前，高位在后，从TXD端(方式0除外)一位一位地向外发送。

串行口的接收与否受制于允许接收位REN的状态，当REN被软件置“1”后，允许接收器接收。接收端RXD一位位地接收数据，直到收到一个完整的字符数据后，控制电路进行最后一次移位，自动去掉启始位，使接收中断标志RI置“1”，并向CPU申请中断。CPU响应中断，用一条指令(MOV  A，SBUF)把接收缓冲器SBUF(收)的内容读入累加器。

 TI和RI是由硬件置位的，但需要用软件复位。

9.10试比较和分析MCS-5串行口在4种工作方式下发送和接收数据的基本条件。

答：1． 方式0（SM1=SM0=0）

方式0发送是以写SBUF寄存器的指令开始，8位数据输出结束时TI 被置位。

方式0接收是在REN=1和RI=0同时满足时开始，接收的8位数据装入SBUF中时结束，RI被置位。

2． 方式1（SM0=0，SM1=1）

方式1发送以执行一条写SBUF的指令启动一次串行口发送过程，发送电路就自动在8位发送字符前后分别添加1位起始位和停止位，发送完一帧信息后，发送中断标志TI由硬件在发送停止位时置位，应由软件将它复位。

方式l接收的前提条件是REN=l,同时满足两个条件(1)RI=0；(2)SM2=0或接收到的停止位为1，本次接收有效，将其装入SBUF和RB8位。否则放弃接收结果。

3．方式2和方式3

方式2和方式3的发送起始于执行一条写SBUF的指令当第9位数据(TB8)输出之后,置位TI。

方式2和方式3的接收前提条件也是REN=1.在第9位数据接收到后,如果下列条件同时满足 (1)RI=0;(2)SM2=0或接收到的第9位为1, 本次接收有效，将已接收的数据装入SBUF和RB8,并置位RI。如果条件不满足,则接收无效。

9.11请用中断法编出串行口方式1下的发送程序。设8031单片机主频为11.0592MHz，波特率为 9600bps，发送数据缓冲区在外部 RAM，起始地址为 TBLOCK，数据均为7位的ASCII字符，数据块长度为30，采用偶校验，放在发送数据第8位，数据块长度首先发送。

解：参考程序如下：

            ORG    0000H

            LJMP    MAIN

            ORG    0023H

            LJMP    TXSVE

TBUFF        EQU    TBLOCK

LEN            EQU    30

；主程序

MAIN：        MOV    TMOD,#20H            ；设置T1为定时器工作方式2

            MOV    TH1,#0FDH            ；波特率9600bps

            MOV    TL1,#0FDH

            MOV    PCON,#00H            ；SMOD=0

            SETB    TR1                    ；启动T1

            MOV    SCON,#40H            ；串行口为方式1

            SETB    EA                    ；开CPU中断

            SETB    ES                    ；开串行口中断

            MOV    DPTR,#TBUFF        ；DPTR指向数据块首址

            MOV    A,#LEN                ；数据块长度送A

            CLR        ACC.7

CPL        P                    ；偶校验

            MOV    C，P

            MOV    ACC.7,C                ；设置偶校验位

            MOV    SBUF,A                ；发送长度数据

            MOV    R2,A

WAIT：        CJNE    R2,#00H,WAIT        ；未发送完循环等待中断发送

            CLR        EA                    ；关CPU中断

            SJMP    $                    ；暂停

；中断服务程序

TXSVE：    CLR        ES                    ；关串行口中断

            CLR        TI                    ；清串行口发送中断请求标志

            MOVX    A,@DPTR            ；数据送A

            INC        DPTR                ；调整数据指针

            CLR        ACC.7

CPL        P                    ；偶校验

            MOV    C，P

            MOV    ACC.7,C                ；设置偶校验位

            MOV    SBUF,A                ；发送字符数据

            DEC    R2                    ；数据长度减1

            SETB    ES                    ；开串行口中断

            RETI                        ；中断返回

END

9.12请用中断法编写出串行口在方式1下的接收程序。设单片机主频为11.0592MHz,波特率为19200bps，接收数据缓冲区在外部RAM，起始地址为BLOCK，接收数据区长度为100，采用奇校验，假设数据块长度要发送。

解：参考程序如下：

            ORG    0000H

            LJMP    Main

            ORG    0023H

            LJMP    RXSVE

TBUFF        EQU    BLOCK

MAXLEN    EQU    100

；主程序

MAIN：        MOV    TMOD,#20H            ；设置T1为定时器工作方式2

            MOV    TH1,#0FDH            ；波特率19200bps

            MOV    TL1,#0FDH

            MOV    PCON,#10H            ；SMOD=1

            SETB    TR1                    ；启动T1

            MOV    SCON,#80H            ；串行口为方式1

            SETB    EA                    ；开CPU中断

            CLR        F0                    ；设置出错标志，F0=1接收出错

            SETB    REN                ；允许接收

            JNB        RI,$                    ；等待接收数据长度

            MOV    A,SBUF                ；接收数据长度

            ACALL    VERIFY                ；奇校验

            CJNE    A,#0FFH, CHKLEN    ；奇校验正确转REV

            SETB    F0

SJMP    ERRO                ；奇校验出错

CHKLEN：    MOV    R2,A

CLR        C

MOV    A,#MAXLEN

SUBB    A,R2                ；检查数据长度

            JC        ERRO                ；数据长度大于数据缓冲区长度出错

MOV    DPTR,#TBUFF        ；DPTR指向字符块首址

SETB    ES                    ；开串行口中断

RECEIVE：    JB        F0,ERRO                ；接收校验错转ERRO

            CJNE    R2,#00H, RECEIVE    ；未接收完循环等待中断接收

            CLR        EA                    ；接收完成，关CPU中断

            SJMP    $                    ；暂停

ERRO：        SJMP    ERRO                ；数据块长度送A

；中断服务程序

RXSVE：    CLR        ES                    ；关串行口中断

            CLR        RI                    ；清串行口接收中断请求标志

            MOV    A,SBUF                ；数据送A

            ACALL    VERIFY                ；奇校验

            CJNE    A,#0FFH,SAVE        ；奇校验正确转SAVE

            SETB    F0

SJMP    INTRET                ；奇校验出错

SAVE：        MOVX    @DPTR,A            ；保存数据

            INC        DPTR                ；调整数据指针

            DEC    R2

INTRET：    SETB    ES                    ；开串行口中断

            RETI                        ；中断返回

；奇校验子程序

；入口参数：A=收到数据，ACC.7奇校验

；出口参数：校验正确A=校验数据，ACC.7=0去除校验位。校验错误A=0FFH

；占用寄存器：R7

VERIFY：    MOV    R7,A                ；保存数据到R7

            CLR        ACC.7                ；清原校验位

            MOV    C,P                    ；取奇校验位

            MOV    ACC.7,C                ；加上新校验位

            XRL    A,R7                ；校验

            CJNE    A,#00H,VERRO        ；校验错转VERRO

            MOV    A,R7                ；校验正确，取回原数据

            CLR        ACC.7                ；清校验位

            SJMP    EXIT

VERRO：    MOV    A，#0FFH            ；设置校验错

EXIT：        RET    

END

9.13 请用查询法编出 8031串行口在方式 2下的接收程序。设：波特率为 fosc/32，接收数据块在外部RAM，起始地址为RBLOCK，数据块长度为50，采用奇校验，放在接收数据的第9位上，接收数据块长度首先被发送。

解：参考程序如下：

            ORG    0000H

TBUFF        EQU    BLOCK

MAXLEN    EQU    50

；主程序

MAIN：        MOV    PCON,#10H            ；SMOD=1

            MOV    SCON,#40H            ；串行口为方式2

            CLR        ES                    ；关串行口中断

            CLR        F0                    ；设置出错标志，F0=1接收出错

            SETB    REN                ；允许接收

            JNB        RI,$                    ；等待接收数据长度

            MOV    A,SBUF                ；接收数据长度

            ACALL    VERIFY                ；奇校验

            JNB        F0, CHKLEN            ；奇校验正确转REV

SJMP    ERRO                ；奇校验出错

CHKLEN：    MOV    R2,A

            MOV    A, #MAXLEN

            CLR        C

SUBB    A, R2                ；检查数据长度

            JC        ERRO                ；数据长度大于数据缓冲区长度出错

            MOV    DPTR,#TBUFF        ；DPTR指向字符块首址

RECEIVE：    JNB        RI, RECEIVE            ；查询等待接收一个数据结束

            CLR        RI

            MOV    A,SBUF                ；读接收数据

            ACALL    VERIFY                ；奇校验

            JNB        F0,SAVE                ；奇校验正确转SAVE

SJMP    ERRO                ；奇校验出错

SAVE：        MOVX    @DPTR,A            ；保存数据

            INC        DPTR                ；调整数据指针

            DJNZ    R2, RECEIVE

            SJMP    $                    ；接收完成暂停

ERRO：        SJMP    ERRO                ；校验出错暂停

；奇校验子程序

；入口参数：P=接到数据奇校验位，RB8=收到奇校验位

；出口参数：校验正确F0=0，校验错误F0=1

VERIFY：    JB        RB8, VERIFY1

            JNB        P,VERRO

            SJMP    RIGHT

VERIFY1：    JB        P, VERRO

RIGHT：    CLR        F0

            SJMP    EXIT

VERRO：    SETB    F0                    ；设置校验错

EXIT：        RET    

END

9.14 设8031单片机的发送缓冲区和接收缓冲区皆在内部RAM，起始地址分别为TBLOCK和RBLOCK，数据块长度皆为20。试编写主机既能发送又能接收的全双工通信程序。

解：无校验，使用方式1。假设8031单片机主频为11.0592MHz，波特率选 9600bps。采用中断编程。参考程序如下：

            ORG    0000H

            LJMP    MAIN

            ORG    0023H

            LJMP    RTXSVE

TBUFF        EQU    TBLOCK

RBUFF        EQU    RBLOCK

LEN            EQU    20

；主程序

MAIN：        MOV    TMOD,#20H            ；设置T1为定时器工作方式2

            MOV    TH1,#0FDH            ；波特率9600bps

            MOV    TL1,#0FDH

            MOV    PCON,#00H            ；SMOD=0

            SETB    TR1                    ；启动T1

            MOV    SCON,#40H            ；串行口为方式1

            SETB    EA                    ；开CPU中断

            SETB    ES                    ；开串行口中断

            MOV    R0,#TBUFF            ；DPTR指向发送数据块首址

            MOV    R1,#TBUFF            ；DPTR指向接收数据块首址

            MOV    R2,#LEN                ；发送数据长度送R2

            MOV    R3,#LEN                ；接收数据长度送R3

            CLR        TI

            CLR        RI

            MOV    A,@R0

            MOV    SBUF,A                ；启动发送过程

WAIT：        MOV    A,R2

            OR        A,R3

            JNZ        WAIT                ；等待发送和接收完成

            CLR        ES                    ；关串行口中断

            SJMP    $                    ；暂停

；中断服务程序

RTXSVE：    CLR        ES                    ；关串行口中断

            JNB        TI，RX                ；不是发送中断，转接收中断处理

CLR        TI                    ；清发送中断请求标志

            MOV    A,R2

            JZ        INTRET                ；已发送完转中断返回

            DEC    R2

TX：        INC        R0                    ；调整接收数据指针

MOV    A,@R0                ；数据送A

MOV    SBUF,A                ；发送数据

            SJMP    INTRET

RX：        CLR        RI                    ；清接收中断请求标志

MOV    A,R3

JZ        INTRET                ；已接收完转中断返回

MOV    A，SBUF

            MOV    @R1,A                ；保存接收数据

            INC        R1                    ；调整接收数据指针

DEC    R3

INTRET：    SETB    ES                    ；开串行口中断

            RETI                        ；中断返回

END