单片机21串行口介绍

Terran

串行口是单片机与外界进行信息交换的工具。

  u9 T0 {: B& T4 f' r0 l9 h8051单片机的通信方式有两种：
4 f' H& R8 m  e% u  U. S+ x) M# h
1 j8 K# y! ]% Y* F% }9 ]* U并行通信:数据的各位同时发送或接收。  串行通信:数据一位一位次序发送或接收。参看下图：
2 ]/ T+ ?% {+ v* I

串行通信的方式：
3 ~( b3 K; Q) g5 P  P+ [* E+ S
$ O+ \# x/ J! R" X: {异步通信：它用一个起始位表示字符的开始，用停止位表示字符的结束。其每帧的格式如下：
! k5 |! C2 i* ~# ^
在一帧格式中，先是一个起始位0，然后是8个数据位，规定低位在前，高位在后，接下来是奇偶校验位（能省略），最后是停止位1。用这种格式表示字符，则字符能一个接一个地传送。

在异步通信中，CPU与外设之间必须有两项规定，即字符格式和波特率。字符格式的规定是双方能够在对同一种0和1的串理解成同一种意义。原则上字符格式能由通信的双方自由制定，但从通用、方便的角度出发，一般还是使用一些标准为好，如采用ASCII标准。

& ]+ d0 R$ C1 {  [. \波特率即数据传送的速率，其定义是每秒钟传送的二进制数的位数。例如，数据传送的速率是120字符/s，而每个字符如上述规定包含10数位，则传送波特率为1200波特。
; f, `0 C( m3 o
( g9 a  H# ~4 [; y7 L( U同步通信：在同步通信中，每个字符要用起始位和停止位作为字符开始和结束的标志，占用了时间；所以在数据块传递时，为了提高速度，常去掉这些标志，采用同步传送。由于数据块传递开始要用同步字符来指示，同时要求由时钟来实现发送端与接收端之间的同步，故硬件较复杂。
/ D" V) S, _+ m  m
通信方向：在串行通信中，把通信接口只能发送或接收的单向传送办法叫单工传送；而把数据在甲乙两机之间的双向传递，称之为双工传送。在双工传送方式中又分为半双工传送和全双工传送。半双工传送是两机之间不能同时进行发送和接收，任一时该，只能发或者只能收信息。
4 H0 N6 {2 X( P- q2 O
8 T4 k8 `6 e: {  V/ k& t( F3 p! G2．8051单片机的串行接口结构
, H7 s! V: }& u) m
8051单片机串行接口是一个可编程的全双工串行通信接口。它可用作异步通信方式（UART），与串行传送信息的外部设备相连接，或用于通过标准异步通信协议进行全双工的8051多机系统也能通过同步方式，使用TTL或CMOS移位寄存器来扩充I/O口。

* |$ j( |% ~! s' t0 L$ ]+ \8051单片机通过管脚RXD（P3.0，串行数据接收端）和管脚TXD（P3.1，串行数据发送端）与外界通信。SBUF是串行口缓冲寄存器，包括发送寄存器和接收寄存器。它们有相同名字和地址空间，但不会出现冲突，因为它们两个一个只能被CPU读出数据，一个只能被CPU写入数据。

' C5 ?, x7 u0 `, u1 p串行口的控制与状态寄存器
/ L8 ^% f7 H4 W3 [% @& U
8 Y$ @7 a( F5 V. i1 i3 g. f7 e0 _串行口控制寄存器SCON
$ _% Y3 ^9 G7 K+ h% p. W; P
2 Z' `$ f0 g% f, U2 [它用于定义串行口的工作方式及实施接收和发送控制。字节地址为98H，其各位定义如下表：

( l7 b/ L; d4 S( ~& b3 h

SM0、SM1：串行口工作方式选择位，其定义如下：
" ]3 C# d# R+ M* h2 j
' }0 e* M4 s7 v* W) b

其中fosc为晶体震荡器频率
sm2：多机通信控制位。在方式0时，SM2一定要等于0。在方式1中，当（SM2）=1则只有接收到有效停止位时，RI才置1。在方式2或方式3当（SM2）=1且接收到的第九位数据RB8=0时，RI才置1。
. e! J" P! s3 z, R0 R
REN：接收允许控制位。由软件置位以允许接收，又由软件清0来禁止接收。

( _: s+ \- P" N6 y, pTB8: 是要发送数据的第9位。在方式2或方式3中，要发送的第9位数据，根据需要由软件置1或清0。例如，可约定作为奇偶校验位，或在多机通信中作为区别地址帧或数据帧的标志位。
8 D) i( T% D/ k0 b  |1 m
RB8：接收到的数据的第9位。在方式0中不使用RB8。在方式1中，若（SM2）=0，RB8为接收到的停止位。在方式2或方式3中，RB8为接收到的第9位数据。
# K5 J* K8 r: C2 Y
ti：发送中断标志。在方式0中，第8位发送结束时，由硬件置位。在其它方式的发送停止位前，由硬件置位。TI置位既表示一帧信息发送结束，同时也是申请中断，可根据需要，用软件查询的办法获得数据已发送完毕的信息，或用中断的方式来发送下一个数据。TI必须用软件清0。

! E' _& L; I2 i: [7 v: ERI：接收中断标志位。在方式0，当接收完第8位数据后，由硬件置位。在其它方式中，在接收到停止位的中间时刻由硬件置位（例外情况见于SM2的说明）。RI置位表示一帧数据接收完毕，可用查询的办法获知或者用中断的办法获知。RI也必须用软件清0。

特殊功能寄存器PCON

( V  O9 {$ o: b) @PCON是为了在CHMOS的80C51单片机上实现电源控制而附加的。其中最高位是SMOD。

串行口的工作方式
" E8 f; P/ F3 O7 i4 B; C# |
; r$ F" K% @" x3 t8051单片机的全双工串行口可编程为4种工作方式，现分述如下：

0 T. W7 }" Y3 o+ k方式0为移位寄存器输入/输出方式。可外接移位寄存器以扩展I/O口，也能外接同步输入/输出设备。8位串行数据者是从RXD输入或输出，TXD用来输出同步脉冲。
  ?% ^- W+ j$ J% q) s! P) I
. t7 [+ X1 h' q8 A, W+ O输出 串行数据从RXD管脚输出，TXD管脚输出移位脉冲。CPU将数据写入发送寄存器时，立即启动发送，将8位数据以fos/12的固定波特率从RXD输出，低位在前，高位在后。发送完一帧数据后，发送中断标志TI由硬件置位。

2 X1 B, w. q" ~5 A- y( ~% D输入 当串行口以方式0接收时，先置位允许接收控制位REN。此时，RXD为串行数据输入端，TXD仍为同步脉冲移位输出端。当（RI）=0和（REN）=1同时满足时，开始接收。当接收到第8位数据时，将数据移入接收寄存器，并由硬件置位RI。

; s  P7 r7 c) m+ l( g下面两图分别是方式0扩展输出和输入的接线图。

3 Z6 s; I+ e9 m+ w% {5 ?8 t/ P! p0 v

<单片机串行口接线图>

方式1为波特率可变的10位异步通信接口方式。发送或接收一帧信息，包括1个起始位0，8个数据位和1个停止位1。

9 Z: l% P, ]; V* \输出 当CPU执行一条指令将数据写入发送缓冲SBUF时，就启动发送。串行数据从TXD管脚输出，发送完一帧数据后，就由硬件置位TI。

; `/ [, f- h# b4 t. Z输入 在（REN）=1时，串行口采样RXD管脚，当采样到1至0的跳变时，确认是开始位0，就开始接收一帧数据。只有当（RI）=0且停止位为1或者（SM2）=0时，停止位才进入RB8，8位数据才能进入接收寄存器，并由硬件置位中断标志RI；不然信息丢失。所以在方式1接收时，应先用软件清零RI和SM2标志。

方式2
: [  o; U9 O+ {4 A0 |0 {
; D& Z  Z& {0 O- `( L' w/ b方式月为固定波特率的11位UART方式。它比方式1增加了一位可程控为1或0的第9位数据。

输出: 发送的串行数据由TXD端输出一帧信息为11位，附加的第9位来自SCON寄存器的TB8位，用软件置位或复位。它可作为多机通信中地址/数据信息的标志位，也能作为数据的奇偶校验位。当CPU执行一条数据写入SUBF的指令时，就启动发送器发送。发送一帧信息后，置位中断标志TI。
# q5 k) c- h! [6 b/ k/ A6 L$ R
输入: 在（REN）=1时，串行口采样RXD管脚，当采样到1至0的跳变时，确认是开始位0，就开始接收一帧数据。在接收到附加的第9位数据后，当（RI）=0或者（SM2）=0时，第9位数据才进入RB8，8位数据才能进入接收寄存器，并由硬件置位中断标志RI；不然信息丢失。且不置位RI。再过一位时间后，不管上述条件时否满足，接收电路即行复位，并重新检测RXD上从1到0的跳变。
; V6 a: B4 I+ v
6 o: R+ H$ O. g3 D( V2 B5 V工作方式3
& B' p! Q' I7 z: Y$ ~# h0 [
4 o& C9 g- V5 A" l5 j方式3为波特率可变的11位UART方式。除波特率外，其余与方式2相同。
7 {) P" T! s7 Y5 p! @, i0 O& a. Z7 \
波特率选择
! N1 Y1 o2 ?+ |0 x! y, Y
1 N4 c9 T( K& d* U如前所述，在串行通信中，收发双方的数据传送率（波特率）要有一定的约定。在8051串行口的四种工作方式中，方式0和2的波特率是固定的，而方式1和3的波特率是可变的，由定时器T1的溢出率控制。

& ]4 x  I% v2 q方式0
0 _# x2 i( k' I6 o1 ]& X: ^1 h, ?
3 q3 J& G8 u3 x) c- U; T方式0的波特率固定为主振频率的1/12。

7 R5 F+ s% R8 o, ~方式2

方式2的波特率由PCON中的选择位SMOD来决定，可由下式表示：

5 M: [" ~# C3 S/ v2 e波特率=2的SMOD次方除以64再乘一个fosc，也就是当SMOD=1时，波特率为1/32fosc，当SMOD=0时，波特率为1/64fosc

3．方式1和方式3

定时器T1作为波特率发生器，其公式如下：

波特率=定时器T1溢出率
  m0 P2 B. r/ a0 _0 y% \' y0 P
T1溢出率= T1计数率/产生溢出所需的周期数
& D# R8 I! ^, E, Z: l( ?
  K( J$ @8 p3 H* S+ e式中T1计数率取决于它工作在定时器状态还是计数器状态。当工作于定时器状态时，T1计数率为fosc/12;当工作于计数器状态时，T1计数率为外部输入频率，此频率应小于fosc/24。产生溢出所需周期与定时器T1的工作方式、T1的预置值有关。
3 c3 i9 j0 ]8 o1 j6 T- J% k5 v( k2 S
. X5 T3 I# A. x: t+ Q4 x7 q定时器T1工作于方式0：溢出所需周期数=8192-x
" n) P: F" V) H4 ]8 i/ {' K
定时器T1工作于方式1：溢出所需周期数=65536-x
" p% H' s0 s9 C* H1 }$ w3 t
定时器T1工作于方式2：溢出所需周期数=256-x
6 b4 n; g) \/ V! m
因为方式2为自动重装入初值的8位定时器/计数器模式，所以用它来做波特率发生器最恰当。

7 m: ~0 X6 R1 V4 p2 R6 @: F2 O当时钟频率选用11.0592MHZ时，取易获得标准的波特率，所以很多单片机系统选用这个看起来“怪”的晶体震荡器就是这个道理。
3 N$ l4 A7 E% ]' X
下表列出了定时器T1工作于方式2常用波特率及初值。
, ?( |8 Q9 |' c& x

% ~- ^* x$ X6 n, J0 c

; }/ E- d) @  i. v4 k; R/ L

0 Z- s  R/ |; m- D& \

jack_are

看看就可以了，哈哈

big_gun

多多交流学习技术知识