单片机串行接口的操控与使用

1. 概述

   21世纪是信息的社会，而信息的传递和交流，要有必定的途径和办法，你现在在网上便是在获取信息，对不对？假如你是运用电话拨号上网的话，便是在运用计算机的串行接口在通讯的啦！！！

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3. 串行接口的一般概念 计算机与外界进行信息交流称之为通讯。
   MCS-51单片机内部有一个全双工的串行接口，在物理结构上是由独立的接纳和发送数据缓冲器（SBUF）组成，可一起发送、接纳数据。

8051单片机的通讯办法有两种：

并行通讯:数据的各位一起发送或接纳。

串行通讯:数据一位一位次序发送或接纳。

串行通讯的办法：　在一帧格局中，包含：一个开端位0，然后是8个数据位，规则低位在前，高位在后，接下来是奇偶校验位（能够省掉），最终是中止位1。用这种格局表明字符后，则字符能够一个接一个地传送。

1. 异步通讯：
   它是用一帧来表明一个字符。

从上可知CPU与外设之间必须有两项规则，即字符格局和波特率（传送的字符速度）。字符格局的规则是两边能够在对同一种0和1的字符串时能了解成同一种含义。原则上字符格局能够由通讯的两边自在拟定，但从通用、便利的视点动身，一般仍是运用一些规范为好，如选用ASCII规范。

波特率：即数据传送的速率，其界说是每秒钟传送的二进制数的位数。单位：位/秒，例如，数据传送的速率是120字符/s，即每秒传送120个字符，而每个字符如上述规则包含10数位，则传送波特率为10*120=1200波特。

1. 通讯方向：在串行通讯中，把通讯接口只能发送或接纳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。在双工传送办法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一起进行发送和接纳，任一时该，只能发或许只能收信息。而全双工传送则发送和接纳可一起进行。
2. 同步通讯：在同步通讯中，每个字符要用开端位和中止位作为字符开端和结束的标志，占用了时间；所以在数据块传递时，为了进步速度，常去掉这些标志，选用同步传送。由于数据块传递开端要用同步字符来指示，一起要求由时钟来完结发送端与接纳端之间的同步，故硬件较杂乱。

   常用于计算机之间的通讯。

3. 2．8051单片机的串行接口结构

8051串行接口是一个可编程的全双工串行通讯接口。它可用作异步通讯办法（UART），与串行传送信息的外部设备相连接，或用于经过规范异步通讯协议进行全双工的8051多机体系也能够经过同步办法，运用TTL或CMOS移位寄存器来扩大I/O口。

8051单片机经过引脚RXD（P3.0，串行数据接纳端）和引脚TXD（P3.1，串行数据发送端）与外界通讯。SBUF是串行口缓冲寄存器，包含发送寄存器和接纳寄存器。它们有相同姓名和地址空间，但不会呈现抵触，由于它们两个一个只能被CPU读出数据，一个只能被CPU写入数据，可对SBUF直接进行读/写。

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2. 串行口的操控是由对专用的特别功用寄存器进行设置来完结的。包含：SCON、PCON。

   　

2. 串行口操控寄存器SCON

   　

   它用于界说串行口的作业办法及施行接纳和发送操控。字节地址为98H，其各位界说如下表：

   D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
   SM0	SM1	SM2	REN	TB8	RB8	TI	RI

   SM0、SM1：串行口作业办法挑选位，其界说如下：

   SM0、SM1	作业办法	功用描绘	波特率
   0 0	办法0	8位移位寄存器	Fosc/12
   0 1	办法1	10位UART	可变
   1 0	办法2	11位UART	Fosc/64或fosc/32
   1 1	办法3	11位UART	可变

   其间fosc为晶振频率

   SM2：多机通讯操控位。在办法0时，SM2必定要等于0。在办法1中，当（SM2）=1则只要接纳到有用中止位时，RI才置1。在办法2或办法3当（SM2）=1且接纳到的第九位数据RB8=0时，RI才置1。

   REN：接纳答应操控位。由软件置位以答应接纳，又由软件清0来制止接纳。

   TB8:在办法2或办法3中，要发送的第9位数据位，根据需求由软件置1或清0。例如，可约好作为奇偶校验位，或在多机通讯中作为差异地址帧或数据帧的标志位。

   RB8：接纳到的数据的第9位。在办法0中不运用RB8。在办法1中，若（SM2）=0，RB8为接纳到的中止位。在办法2或办法3中，RB8为接纳到的第9位数据。

   TI：发送中止标志。在办法0中，第8位发送结束时，由硬件置位。在其它办法的发送中止位前，由硬件置位。TI置位既表明一帧信息发送结束，一起也是请求中止，可根据需求，用软件查询的办法取得数据已发送结束的信息，或用中止的办法来发送下一个数据。TI必须用软件清0（如CLR TI）。

   RI：接纳中止标志位。在办法0，当接纳完第8位数据后，由硬件置位。在其它办法中，在接纳到中止位的中心时间由硬件置位（例外情况见于SM2的阐明）。RI置位表明一帧数据接纳结束，可用查询的办法获悉或许用中止的办法获悉。RI也必须用软件清0（如CLR RI）。

3. 特别功用寄存器PCON

   　

PCON是为了在CHMOS的80C51单片机上完结电源操控而附加的。其间最高位是SMOD，为串行口波特率系数操控位，SMOD=1时，使波特率加倍，一般不必。

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2. 串行口的作业办法

   　

8051单片机的全双工串行口可编程为4种作业办法，现分述如下：

2. 办法0为移位寄存器输入/输出办法。可外接移位寄存器以扩展I/O口，也能够外接同步输入/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。

   　

2. 输出串行数据从RXD引脚输出，TXD引脚输出移位脉冲。CPU将数据写入发送寄存器时，当即发动发送，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，发送中止标志TI由硬件置位。

   　

3. 输入当串行口以办法0接纳时，先置位答应接纳操控位REN。此刻，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）=1一起满意时，开端接纳。当接纳到第8位数据时，将数据移入接纳寄存器，并由硬件置位RI。

   　

下面两图分别是办法0扩展输出和输入的接线图。

1. 波特率挑选
2. 如前所述，在串行通讯中，收发两边的数据传送率（波特率）要有必定的约好。在8051串行口的四种作业办法中，办法0和2的波特率是固定的，而办法1和3的波特率是可变的，由定时器T1的溢出率操控。

3. 办法0办法0的波特率固定为主振频率的1/12。

4. 办法2
5. 办法2的波特率由PCON中的挑选位SMOD来决议，可由下式表明：

波特率=2的SMOD次方除以64再乘一个fosc，也便是当SMOD=1时，波特率为1/32fosc，当SMOD=0时，波特率为1/64fosc

3．办法1和办法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

T1溢出率= T1计数率/发生溢出所需的周期数

式中T1计数率取决于它作业在定时器状况仍是计数器状况。当作业于定时器状况时，T1计数率为fosc/12;当作业于计数器状况时，T1计数率为外部输入频率，此频率应小于fosc/24。发生溢出所需周期与定时器T1的作业办法、T1的预置值有关。

定时器T1作业于办法0：溢出所需周期数=8192-x

定时器T1作业于办法1：溢出所需周期数=65536-x

定时器T1作业于办法2：溢出所需周期数=256-x

由于办法2为主动重装入初值的8位定时器/计数器形式，所以用它来做波特率发生器最恰当。

当时钟频率选用11.0592MHZ时，取易取得规范的波特率，所以许多单片机体系选用这个看起来“怪”的晶振便是这个道理。

下表列出了定时器T1作业于办法2常用波特率及初值。

　办法3为波特率可变的11位UART办法。除波特率外，其他与办法2相同。