51單片機串口通信

這節我們主要講單片機上串口的工作原理和如何通過(guò)程序來(lái)對串口進(jìn)行設置，以及根據所給出的實(shí)例實(shí)現與PC 機通信。

一、原理簡(jiǎn)介

51 單片機內部有一個(gè)全雙工串行接口。什么叫全雙工串口呢？一般來(lái)說(shuō)，只能接受或只能發(fā)送的稱(chēng)為單工串行；既可接收又可發(fā)送，但不能同時(shí)進(jìn)行的稱(chēng)為半雙工；能同時(shí)接收和發(fā)送的串行口稱(chēng)為全雙工串行口。串行通信是指數據一位一位地按順序傳送的通信方式，其突出優(yōu)點(diǎn)是只需一根傳輸線(xiàn)，可大大降低硬件成本，適合遠距離通信。其缺點(diǎn)是傳輸速度較低。

與之前一樣，首先我們來(lái)了解單片機串口相關(guān)的寄存器。

SBUF 寄存器：它是兩個(gè)在物理上獨立的接收、發(fā)送緩沖器，可同時(shí)發(fā)送、接收數據，可通過(guò)指令對SBUF 的讀寫(xiě)來(lái)區別是對接收緩沖器的操作還是對發(fā)送緩沖器的操作。從而控制外部?jì)蓷l獨立的收發(fā)信號線(xiàn)RXD（P3.0）、TXD（P3.1），同時(shí)發(fā)送、接收數據，實(shí)現全雙工。

串行口控制寄存器SCON（見(jiàn)表1） 。

表1 SCON寄存器

表中各位（從左至右為從高位到低位）含義如下。

SM0 和SM1 ：串行口工作方式控制位，其定義如表2 所示。

表2 串行口工作方式控制位

其中，fOSC 為單片機的時(shí)鐘頻率；波特率指串行口每秒鐘發(fā)送（或接收）的位數。

SM2 ：多機通信控制位。 該僅用于方式2 和方式3 的多機通信。其中發(fā)送機SM2 ＝ 1（需要程序控制設置）。接收機的串行口工作于方式2 或3，SM2=1 時(shí)，只有當接收到第9 位數據（RB8）為1 時(shí)，才把接收到的前8 位數據送入SBUF，且置位RI 發(fā)出中斷申請引發(fā)串行接收中斷，否則會(huì )將接受到的數據放棄。當SM2=0 時(shí)，就不管第位數據是0 還是1，都將數據送入SBUF，并置位RI 發(fā)出中斷申請。工作于方式0 時(shí)，SM2 必須為0。

REN ：串行接收允許位：REN =0 時(shí)，禁止接收；REN =1 時(shí)，允許接收。

TB8 ：在方式2、3 中，TB8 是發(fā)送機要發(fā)送的第9 位數據。在多機通信中它代表傳輸的地址或數據，TB8=0 為數據，TB8=1 時(shí)為地址。

RB8 ：在方式2、3 中，RB8 是接收機接收到的第9 位數據，該數據正好來(lái)自發(fā)送機的TB8，從而識別接收到的數據特征。

TI ：串行口發(fā)送中斷請求標志。當CPU 發(fā)送完一串行數據后，此時(shí)SBUF 寄存器為空，硬件使TI 置1，請求中斷。CPU 響應中斷后，由軟件對TI 清零。

RI ：串行口接收中斷請求標志。當串行口接收完一幀串行數據時(shí)，此時(shí)SBUF 寄存器為滿(mǎn)，硬件使RI 置1，請求中斷。CPU 響應中斷后，用軟件對RI 清零。

電源控制寄存器PCON（見(jiàn)表3） 。

表3 PCON寄存器

表中各位（從左至右為從高位到低位）含義如下。

SMOD ：波特率加倍位。SMOD=1，當串行口工作于方式1、2、3 時(shí)，波特率加倍。SMOD=0，波特率不變。

GF1、GF0 ：通用標志位。

PD（PCON.1） ：掉電方式位。當PD=1 時(shí)，進(jìn)入掉電方式。

IDL（PCON.0） ：待機方式位。當IDL=1 時(shí)，進(jìn)入待機方式。

另外與串行口相關(guān)的寄存器有前面文章敘述的定時(shí)器相關(guān)寄存器和中斷寄存器。定時(shí)器寄存器用來(lái)設定波特率。中斷允許寄存器IE 中的ES 位也用來(lái)作為串行I/O 中斷允許位。當ES ＝ 1，允許 串行I/O 中斷；當ES ＝ 0，禁止串行I/O 中斷。中斷優(yōu)先級寄存器IP的PS 位則用作串行I/O 中斷優(yōu)先級控制位。當PS=1，設定為高優(yōu)先級；當PS =0，設定為低優(yōu)先級。