单片机串行口介绍

Posted 2020-09-16 谢维开

介绍

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串行口是单片机与外界进行信息交换的工具，8051单片机的通信方式有两种：

      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。

 

串行通信的方式

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异步通信

• 用一个起始位0表示字符的开始，用停止位1表示字符的结束，中间夹着8个数据位，字符能一个接一个传送
• CPU与外设之间必须有字符格式和波特率两项规定

1. 字符格式规定能使双方把0和1串理解成同一种意义，原则上自由制定，通用角度使用标准如ASCII
2. 波特率即数据传输速率，每秒传送的二进制位数，如120字符/s，每个字符10数位，则传送波特率为1200波特

同步通信

去掉了开始结束标志提高速度，但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。

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；把数据能双向传递称为双工传送。半双工传送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。全双工传送是能同时发送接收。

 

串行接口结构

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• 51单片机一个可编程的全双工串行通信接口。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。或用于通过同步或异步标准通信协议进行全双工的8051多机系统，使用TTL或CMOS移位寄存器来扩充I/O口。
• 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。

 

串行口的控制与状态寄存器

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串行口控制寄存器 SCON

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

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

 SM0、SM1：串行口工作方式选择位

SM0、SM1	工作方式	功能描述	波特率
0 0	方式0	8位移位寄存器	Fosc/12
0 1	方式1	10位UART	可变
1 0	方式2	11位UART	Fosc/64或fosc/32
1 1	方式3	11位UART	可变

 

串行口的工作方式

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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。
• 输出：发送完毕后终端标志T1硬件置位。（同其他）
• 输入：当 RI =0和REN =1同时满足开始接收，接收到第八位后数据移至寄存器，硬件置位RI。

                              

方式1

• 为波特率可变的10位异步通信方式。
• 输出：当执行一条指令将数据写入发送缓冲SBUF时，就启动发送，发送完一帧硬件置位T1
• 输入：检测1-0跳变，使用前用软件清零RI和SM2

 

方式2

• 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：11位，附加第九位是SCON的TB8位，可作为多机通信中地址/数据信息标志位、奇偶校正位。别的同其他
• 输入：123同

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。

 

波特率选择

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方式0：方式0的波特率固定为主振频率的1/12。

方式2：波特率由 PCON 中的SMOD位决定

          波特率=2^SOMD/64*fosc，SMOD=0或1

 

方式1和3：

             波特率=定时器T1溢出率

             T1溢出率= T1计数率/产生溢出所需的周期数

             

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。

• 定时器T1工作于方式0：溢出所需周期数=8192-x
• 定时器T1工作于方式1：溢出所需周期数=65536-x
• 定时器T1工作于方式2：溢出所需周期数=256-x

        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。