51单片机的串口通信

串口通信

本文主要涉及51单片机的串口以及串口通信，包括串口控制寄存器的设置以及波特率的计算方法等。

文章目录

串口通信
- 一、串行通信与并行通信
- 二、单工、半双工与全双工通信
- 三、单片机串口介绍
- - （1）串口控制寄存器 SCON
  - （2）电源控制寄存器 PCON
- 四、串口的使用
- - 4.1 如何计算波特率
  - 4.2 配置

一、串行通信与并行通信

（1）串行通信
串行通信是指使用一条数据线，将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。其只需要少数几条线就可以在系统间交换信息，特别适用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。如下图所示：
在这里插入图片描述

串行通信的特点：传输线少，长距离传送时成本低，且可以利用电话网等现成的设备，但数据的传送控制比并行通信复杂。

（2）并行通信
并行通信通常是将数据字节的各位用多条数据线同时进行传送，通常是 8位、16 位、32 位等数据一起传输。如下图所示：
在这里插入图片描述

并行通信的特点：控制简单、传输速度快；由于传输线较多，长距离传送时成本高且接收方的各位同时接收存在困难，抗干扰能力差。

二、单工、半双工与全双工通信

（1）单工通信
单工是指数据传输仅能沿一个方向，不能实现反向传输。如下图所示
在这里插入图片描述

（2）半双工通信
半双工是指数据传输可以沿两个方向，但需要分时进行。如下图所示：
在这里插入图片描述

（3）全双工通信
全双工是指数据可以同时进行双向传输。如下图所示：
在这里插入图片描述

三、单片机串口介绍

串口通信(Serial Communication)，是指外设和计算机间通过数据信号线、地线等按位进行传输数据的一种通信方式，属于串行通信方式。串口是一种接口标准，它规定了接口的电气标准，没有规定接口插件电缆以及使用的协议。

串口通信中还需要注意的是，串口数据收发线要交叉连接，计算机的 TXD要对应单片机的 RXD，计算机的 RXD 要对应单片机的 TXD，并且共 GND，如下图
在这里插入图片描述

（1）串口控制寄存器 SCON

在这里插入图片描述

SM0 和 SM1 为工作方式选择位：
在这里插入图片描述

SM2：多机通信控制位，主要用于方式 2 和方式 3。当 SM2=1 时可以利用收到的 RB8 来控制是否激活 RI（RB8＝0 时不激活 RI，收到的信息丢弃；RB8＝1 时收到的数据进入SBUF，并激活 RI，进而在中断服务中将数据从 SBUF 读走）。当SM2=0 时，不论收到的 RB8 为0 和 1，均可以使收到的数据进入 SBUF，并激活 RI（即此时 RB8 不具有控制 RI 激活的功能）。通过控制 SM2，可以实现多机通信。

REN：允许串行接收位。
由软件置 REN=1，则启动串行口接收数据；
若软件置REN=0，则禁止接收。

TB8：在方式 2 或方式 3 中，是发送数据的第 9 位，可以用软件规定其作用。可以用作数据的奇偶校验位，或在多机通信中，作为地址帧/数据帧的标志位。在方式 0 和方式 1 中，该位未用到。

RB8：在方式 2 或方式 3 中，是接收到数据的第 9 位，作为奇偶校验位或地址帧/数据帧的标志位。在方式 1 时，若 SM2=0，则 RB8 是接收到的停止位。

TI：发送中断标志位。在方式 0 时，当串行发送第 8 位数据结束时，或在其它方式，串发送停止位的开始时，由内部硬件使 TI 置 1，向 CPU 发中断申请。在中断服务程序中，必须用软件将其清 0，取消此中断申请。

RI：接收中断标志位。在方式 0 时，当串行接收第 8 位数据结束时，或在其它方式，串行接收停止位的中间时，由内部硬件使 RI 置 1，向 CPU 发中断申请。也必须在中断服务程序中，用软件将其清 0，取消此中断申请。

（2）电源控制寄存器 PCON

在这里插入图片描述

SMOD：波特率倍增位。
在串口方式 1、方式 2、方式 3 时，波特率与 SMOD 有关，当 SMOD=1 时，波特率提高一倍。复位时，SMOD=0。

PCON不能进行位寻址。

四、串口的使用

4.1 如何计算波特率

方式 0 的波特率 = fosc/12
方式 2 的波特率 =（2^SMOD/64）· fosc
方式 1 的波特率 =（2^SMOD/32）·（T1 溢出率）
方式 3 的波特率 =（2^SMOD/32）·（T1 溢出率）
其中 T1 溢出率 = fosc /{12×[256 －（TH1）]}

4.2 配置

①确定 T1 的工作方式（TMOD 寄存器）；
②确定串口工作方式（SCON 寄存器）；
③计算 T1 的初值（设定波特率），装载 TH1、TL1；
④启动 T1（TCON 中的 TR1 位）；
⑤如果使用中断，需开启串口中断控制位（IE 寄存器）。

例如：设置串口为工作方式 1、波特率为 9600、波特率加倍、使用中断。其配置程序如下：

void uart_init(u8 baud)
{
TMOD|=0X60; //设置计数器工作方式 2-八位自动重装载的定时器 gate C/T M0M1 
SCON=0X50; //设置为工作方式 1 0;'-101
PCON=0X80; //波特率加倍 1--- ----
TH1=baud; //计数器初始值设置
TL1=baud;
ES=1; //打开接收中断
EA=1; //打开总中断
TR1=1; //打开计数器
}

uart_init(0XFA);//波特率为 9600