第七章 串行通信

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起始位
数据位
校验位 停止位
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§7-2 MCS-51串行接口
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一、硬件条件
引脚：P3.0（RXD）——串行数据接收端 P3.1（TXD）——串行数据发送端 寄存器：SBUF （99H）数据缓冲寄存器 SCON （98H）串行口控制寄存器 PCON（ 87H ）的SMOD位 其中SBUF物理地址有两个, 逻辑地址只有一个 接收缓冲器SBUF 发送缓冲器SBUF 串行发送时，将要发送的数据写入发送缓冲器SBUF; 串行接收时，从接收缓冲器SBUF中读出数据


两种方式基本相同，区别在于波特率不同： 方式2波特率固定， 方式3波特率可通过改变T1的时间常数来改变。
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①方式2输出与方式3输出
预先在SCON的TB8位放入11位异步格式中的第9 位(可编程位)，即发送数据的最高位。 在TI=0条件下，用指令MOV SBUF，A启动发送。 先发送起始位，再发送8位数据，然后把TB8中第9位 发出去，最后发一位停止位，发送完毕后置TI=1并请 求中断，在中断服务程序中用软件使TI=0，并发送下 一个数据。 TB8中的第9位既可支持多微机通信，也可作为数 据的奇偶校验位。
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串并转换： 74LS164：8位串入并出移位寄存器，用于发送 74LS166：8位并入串出移位寄存器，用于接收
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二、方式1

8位异步串行通信口 TXD为数据输出线 RXD为数据输入线 一帧数据共10位： 1位起始位+8位数据位+1位停止位
其中： 起 始 位：低电平 8位数据：低位在前， 停 止 位：高电平
帧：完整数据的最小单位 (类似于字节)
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4．异步串行数据传输
在异步串行通信中，传送数据以帧为单位，每帧传送一 个字符。 每一帧构成：起始位、数据位、校验位、停止位 起始位：1bit，低电平 数据位：5~8bit，值由传送的数据确定，低位在前，高位在后 校验位：可选，1bit，奇校验或偶校验，值由传送的数据决定 停止位：1bit、1.5bit或2bit，高电平
同步传输用来对数据块进行传输，通常发送一方用同 步字符指示每一串同步数据流的开始。一个数据块中包含 着许多连续的字符，在字符之间没有空闲。
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通信方式： 并行数据传输（速度快、传输线多） 串行数据传输（速度慢、传输线少）
同步串行通信 异步串行通信
√
RXD 2 TXD 3 GND 5
2 RXD 3 TXD 5 GND
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特点：
1）全双工接口 即接收/发送可同时进行。 2）有四种工作方式 通过对串行口的控制寄存器SCON赋值即可。 3）51系统内部会自动进行串-并变换及并-串 变换。

接收方式下，串行数据从RXD（P3.0）引脚输入 发送方式下，串行数据通过TXD（P3.1）引脚输出。
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二、串行口控制寄存器SCON(98H)
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SM0、SM1：串行口工作方式选择位 SM0 0 0 1 1 SM1 工作方式 0 方式0 1 方式1 0 方式2 1 方式3 功 能 同步移位寄存器 8位数据UART 9位数据UART 9位数据UART 波特率 fosc/12 可变 fosc/64或fosc /32 可变
方式0——同步移位寄存器方式，速率=fosc/12，数据从RXD (P3.0)出入，同步移位脉冲由TXD（P3.1）输出 方式1——帧：1位起始位+8位数据位+1位停止位，波特率由定时 器1的溢出速率决定(定时器1：方式2) 方式2——帧：1位起始位+8位数据位+1位校验位+1位停止位，波 特率=fosc/32或fosc/64 方式3——帧：1位起始位+8位数据位+1位校验位+1位停止位，波 特率由定时器1的溢出速率决定(定时器1：方式2)
方式0：SM2必须为0。
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REN：串行接收允许位。软件置位（REN=1）时 允许接收，启动串行口的接收器RXD，开始接收数 据。软件复位（REN=0）时，则禁止接收。
TB8：发送数据的第9位，即最高位(方式2或3中)， 按需要由软件进行置位或清0。 可用作数据的奇偶校验位。 在MCS-51多处理机通讯中，这一位用于表 示是地址帧还是数据帧。 RB8：接收数据的第9位，即最高位(方式2或3中)。 在方式1中，若SM2=0，则RB8是接收到的停止位， 在方式0中，不使用RB8。
第七章
串行通信
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7.1 一般概念
⒈ 并行通信与串行通信
计算机的数据传送共有两种方式∶并行和串行。
⑴ 并行传送方式
在数据传输时，如果一个数据编码字符的所 有各位都同时发送、并排传输，又同时被接收， 则将这种传送方式称为并行传送方式。
⑵ 串行传送方式
在数据传输时，如果一个数据编码字符的所 有各位不是同时发送，而是按一定顺序，一位接 着一位在信道中被发送和接收，则将这种传送方 式称为串行传送方式。串行传送方式的物理信道 为串行总线。
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在异步数据传输中，CPU与外设之间必须有两项规定： （1）字符格式 即上述的编码形式：奇偶校验形式以及数据位和停 止位的规定。 （2）波特率 对于CPU与外界的串行通讯是很重要的参数。
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例：若帧格式为：1位起始位、8位数据位、1位奇校 验位、1停止位，则发送字符‘1’、’A’的波形为
‘1’的ASCII=31H=00110001B ‘A’的ASCII=41H=01000001B
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即： 1)SM2=0：则收到一个数据后，不管第9位是1还是0， 均置位RI，收到的数据装入SBUF，RB8。 2)SM2=1：仅当第9位为1时 ，才置位RI, 将收到的数据 装入SBUF，RB8
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§7-4 串行口波特率的计算
一、定时器T1的溢出率n
n =1/T ; T为定时时长 方式0：振荡频率/｛12×[8192-（初值）]｝ 方式1：振荡频率/｛12×[65536-（初值）]｝ 方式2：振荡频率/｛12×[256-（TH1）]｝
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三、PCON（87H）中的波特率选择位
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
SMOD



SMOD为PCON的最高位。PCON的其它位用于选择 某些电源控制的附加功能。 在SMOD=1时，加倍串行口方式1，2， 3的波特率。 复位时SMOD=0 PCON地址87H，不是8的倍数，对SMOD位不能进行 位操作。
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TI：发送中断标志。方式0：串行发送完最高位时， 由硬件置位，CPU响应中断后，必须用软件清“0”。 其他方式：在停止位开始时置位，必须用软件清“0”。 RI：接收中断标志。方式0：最高位接收完毕，由硬 件置位。其他方式：串行接收到停止位的中间时刻硬 件置位（例外情况见SM2）。必须用软件进行清“0” 。 当由指令改变SCON的内容，这改变的内容被锁存 在SFR中，在下一条指令的第一个周期的S1P1状态发 生作用。而当一次串行发送已经开始，则输出的TB8 将是原先的值，而不是新改变的值。
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3. 波特率(BAUD RATE) 串行通信的传送速率用于说明数据传送的快慢。 波特率表示串行通信时每秒传送的“位”数，比如1秒 钟传送1位，就是1波特。
即1波特＝1bps (位/秒， bit/秒， b/s )
若数据传送速率为120字符/秒，而每一个字符帧已规定 为10位，则传输速率为120×10＝1200位/秒，即波特率为 1200，每一位数据传送的时间为波特率的倒数： T＝1÷1200＝0.833ms

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注： ①RI=0， ②SM2=0或收到停止位=1 ①②任一不满足，所收数据帧就会丢失(不产生中断 请求，CPU不读取数据)，不再恢复 装载SBUF和RB8及置位RI的信号，只有在产生最后 一个移位脉冲时，同时满足以上2个条件，才会产生
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三、方式2与方式3
一帧数据：
1位起始位+8位数据位+1位校验位+1位停止位
接收时，停止位进入SCON特殊功能寄存器的RB8 位（SM2=0时）。
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串行口工作方式1 波特率=2SMOD ×(定时器1溢出率) /32 设T1:定时方式2，则： 溢出率=振荡频率/{12×[256-(TH1)]} 代入上式得: 串行口方式1波特率 ={2SMOD/32}×振荡频率/ { 12×[256-(TH1)]} (设T1:定时方式2)
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§7-3 串行口的工作方式
一、方式0（同步移位寄存器）
串行数据的接收/发送均通过RXD（P3.0） 接收/发送8位数据低位在前 由TXD(P3.1)输出同步移位脉冲 启动接收的条件：REN=1,RI=0 发送：执行任一条以SBUF为目的寄存器的指令

波特率为固定值：方式0波特率=振荡频率/12
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2. 串行通信中的异步传输和同步传输 在数据通信中，要保证发送的信号在接收端能被正确 地接收，必须采用同步技术。 常用的同步技术有两种方式: (1)异步传输，也称起止 同步方式； (2)同步传输也称同步字符同步方式。 ⑴ 异步传输
异步传输以字符为单位进行数据传输，每个字符用起 始位、停止位包装起来，在字符间允许有长短不一的间隙。 ⑵ 同步传输
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二、串行口波特率的计算
1． 串行口工作在方式0与方式2的波特率 ①方式0：波特率固定不变，与PCON寄存器的SMOD位的 取值也没有关系，其波特率固定为 B=fosc/12 ②方式2： SMOD=0时，B= fosc /64 SMOD=1时，B= fosc / 32 即: 2SMOD× fosc /64