51單片機的串行通信口基本常識

MCS-51單片機内部有一個全雙工的串行通信口，即串行接收和發送緩沖器（SBUF），這兩個在實體上獨立的接收發送器，既可以接收資料也可以發送資料。但接收緩沖器隻能讀出不能寫入，而發送緩沖器則隻能寫入不能讀出，它們的位址為99H。這個通信口既可以用于網絡通信，亦可實作串行異步通信，還可以構成同步移位寄存器使用。如果在傳行口的輸入輸出引腳上加上電平轉換器，就可友善地構成标準的RS-232接口。下面我們分别介紹。     [1]. 基本概念     資料通信的傳輸方式     常用于資料通信的傳輸方式有單工、半雙工、全雙工和多工方式。     單工方式：資料僅按一個固定方向傳送。因而這種傳輸方式的用途有限，常用于串行口的列印資料傳輸與簡單系統間的資料采集。     半雙工方式：資料可實作雙向傳送，但不能同時進行，實際的應用采用某種協定實作收/發開關轉換。     全雙工方式：允許雙方同時進行資料雙向傳送,但一般全雙工傳輸方式的線路和裝置較複雜。     多工方式：以上三種傳輸方式都是用同一線路傳輸一種頻率信号，為了充分地利用線路資源，可通過使用多路複用器或多路集線器，采用頻分、時分或碼分複用技術，即可實作在同一線路上資源共享功能，我們盛之為多工傳輸方式。     串行資料通信兩種形式     異步通信     在這種通信方式中，接收器和發送器有各自的時鐘，它們的工作是非同步的，異步通信用一幀來表示一個字元，其内容如下：一個起始位，僅接着是若幹個資料位，圖2是傳輸45H的資料格式。     同步通信     同步通信格式中，發送器和接收器由同一個時鐘源控制，為了克服在異步通信中，每傳輸一幀字元都必須加上起始位和停止位，占用了傳輸時間，在要求傳送資料量較大的場合，速度就慢得多。同步傳輸方式去掉了這些起始位和停止位，隻在傳輸資料塊時先送出一個同步頭（字元）标志即可。     同步傳輸方式比異步傳輸方式速度快，這是它的優勢。但同步傳輸方式也有其缺點，即它必須要用一個時鐘來協調收發器的工作，是以它的裝置也較複雜。     串行資料通信的傳輸速率     串行資料傳輸速率有兩個概念，即每秒轉送的位數bps（Bit per second）和每秒符号數—波特率（Band rate），在具有數據機的通信中，波特率與調制速率有關。     [2]. MCS-51的串行口和控制寄存器     串行口控制寄存器     MCS-51單片機串行口寄存器結構如圖3所示。SBUF為串行口的收發緩沖器，它是一個可尋址的專用寄存器，其中包含了接收器和發送器寄存器，可以實作全雙工通信。但這兩個寄存器具有同一位址（99H）。MCS-51的串行資料傳輸很簡單，隻要向發送緩沖器寫入資料即可發送資料。而從接收緩沖器讀出資料即可接收資料。     此外，從圖中可看出，接收緩沖器前還加上一級輸入移位寄存器，MCS-51這種結構目的在于接收資料時避免發生資料幀重疊現象，以免出錯，部分文獻稱這種結構為雙緩沖器結構。而發送資料時就不需要這樣設定，因為發送時，CPU是主動的，不可能出現這種現象。     串行通信控制寄存器     在上一節我們已經分析了SCON控制寄存器，它是一個可尋址的專用寄存器，用于串行資料的通信控制，單元位址是98H，其結構格式如下：   表1  SCON寄存器結構 SCON D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI 位位址 9FH 9EH 8DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H     下面我們對各控制位功能介紹如下：     (1).SM0、SM1：串行口工作方式控制位。         SM0，SM1    工作方式             00      方式0             01      方式1             10      方式2             11      方式3     (2).SM2：多機通信控制位。     多機通信是工作于方式2和方式3，SM2位主要用于方式2和方式3。接收狀态，當串行口工作于方式2或3，以及SM2=1時，隻有當接收到第9位資料（RB8）為1時，才把接收到的前8位資料送入SBUF，且置位RI發出中斷申請，否則會将接受到的資料放棄。當SM2=0時，就不管第位資料是0還是1，都難得資料送入SBUF，并發出中斷申請。     工作于方式0時，SM2必須為0。     (3).REN：允許接收位。     REN用于控制資料接收的允許和禁止，REN=1時，允許接收，REN=0時，禁止接收。     (4).TB8：發送接收資料位8。     在方式2和方式3中，TB8是要發送的——即第9位資料位。在多機通信中同樣亦要傳輸這一位，并且它代表傳輸的位址還是資料，TB8=0為資料，TB8=1時為位址。     (5).RB8：接收資料位8。     在方式2和方式3中，RB8存放接收到的第9位資料，用以識别接收到的資料特征。     (6).TI：發送中斷标志位。     可尋址标志位。方式0時，發送完第8位資料後，由硬體置位，其它方式下，在發送或停止位之前由硬體置位，是以，TI=1表示幀發送結束，TI可由軟體清“0”。     (7).RI：接收中斷标志位。     可尋址标志位。接收完第8位資料後，該位由硬體置位，在其他工作方式下，該位由硬體置位，RI=1表示幀接收完成。     電源管理寄存器PCON     PCON主要是為CHMOS型單片機的電源控制而設定的專用寄存器，單元位址是87H，其結構格式如下：   表2  PCON電源管理寄存器結構 PCON 位符号 SMOD - GF1 GF0 PD IDL     在CHMOS型單片機中，除SMOD位外，其他位均為虛設的，SMOD是串行口波特率倍增位，當SMOD=1時，串行口波特率加倍。系統複位預設為SMOD=0。     中斷允許寄存器IE     中斷允許寄存器在前一節中已闡述，這裡重述一下對串行口有影響的位ES。ES為串行中斷允許控制位，ES=1允許串行中斷，ES=0，禁止串行中斷。   表3  IE中斷允許控制寄存器結構 EA ES ET1 EX1 ET0 EX0 AFH AEH ADH ACH ABH AAH A9H A8H