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第9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两站间有两个独立的通信回路，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：
…
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
…
方式1以10位为一帧传输，设有1个起始位(0)，8个数据位和1个停止位(1)。其帧格式为：
…
起始
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
停止
…
方式2和方式3以11位为1帧传输，设有1个起始位(0)，8个数据位，1个附加第9位和1个停止位(1)。其帧格式为：
…
起始
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
D8
停止
…
附加第9位（D8）由软件置1或清0。发送时在TB8中，接收时送RB8中。
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/64×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

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