【正文】 普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù) （第二版） 高鋒 編著 科學(xué)出版社 北京 第七 章 80C51單片微機(jī)的串行口 原理及應(yīng)用 通信：計(jì)算機(jī)與外界的數(shù)據(jù)傳送。 單臺(tái)儀器儀表或控制器往往會(huì)帶有不止一個(gè)的單片微機(jī)， 多個(gè)智能儀器儀表或控制器在單片微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中又常常會(huì)構(gòu)成一個(gè)分布式采集、控制系統(tǒng)，上層由 PC進(jìn)行集中管理等。 串行數(shù)據(jù)通信概述 ⒈ 傳送方式 ⑴ 并行傳送方式 在數(shù)據(jù)傳輸時(shí) ， 一個(gè)數(shù)據(jù)編碼字符的所有各位都同時(shí)發(fā)送 、 并排傳輸 ， 又同時(shí)被接收 。 并行傳送方式要求物理信道為并行內(nèi)總線或者并行外總線 。 ⑵ 串行傳送方式 在數(shù)據(jù)傳輸時(shí) ， 一個(gè)數(shù)據(jù)編碼字符的所有各位按一定順序 ， 一位接著一位在信道中被發(fā)送和接收 。 ◆ 串行傳送方式的物理信道為串行總線 。 計(jì)算機(jī)與外界的數(shù)據(jù)傳送大多是串行的，其傳送距離可以從幾米直到幾千公里。 ⒉ 單工方式 、 半雙工方式 、 全雙工方式 ⑴ 單工 方式 信號(hào) (不包括聯(lián)絡(luò)信號(hào) ) 在信道中只能沿一個(gè)方向傳送 。 ⑵ 半雙工 方式 通信的雙方均具有發(fā)送和接收信息的能力，信道也具有雙向傳輸性能，通信的任何一方在指定的時(shí)刻，只能沿某一個(gè)方向傳送信息。 ⑶ 全雙工 方式 若信號(hào)在通信雙方之間沿兩個(gè)方向同時(shí)傳送，任何一方在同一時(shí)刻既能發(fā)送又能接收信息。 ⒊ 異步 傳輸和 同步 傳輸 在數(shù)據(jù)通信中 ， 要保證發(fā)送的信號(hào)在接收端能被正確地接收 ， 必須采用同步技術(shù) 。 常用的同步技術(shù)有兩種方式 ， 一種稱為異步傳輸也稱起止同步方式 ， 另一種稱為同步傳輸也稱同步字符同步方式 。 ⑴ 異步傳輸 以字符為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸 ， 每個(gè)字符都用起始位 、 停止位包裝起來(lái) ， 在字符間允許有長(zhǎng)短不一的間隙 。 ⑵ 同步傳輸 對(duì)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行傳輸 ， 一個(gè)數(shù)據(jù)塊中包含著許多連續(xù)的字符 ， 在字符之間沒(méi)有空閑 。 同步傳輸可以方便地實(shí)現(xiàn)某一通信協(xié)議要求的幀格式 。 ⒋ 波特率 (BAUD RATE) 串行通信的傳送速率用于說(shuō)明數(shù)據(jù)傳送的快慢，“波特率”表示每秒種傳輸離散信號(hào)事件的個(gè)數(shù)，或每秒信號(hào)電平的變化次數(shù)，單位為 band（波特）。“比特率”是指每秒傳送二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，單位為比特 /秒，記作 bits/s或 b/s或 bps。 在二進(jìn)制的情況下，波特率與比特率數(shù)值相等。 串行通信常用的標(biāo)準(zhǔn)波特率在 RS232C標(biāo)準(zhǔn)中已有規(guī)定，如波特率為 600、 1200、 2400、 4800、 9600、 19200等等。 假若數(shù)據(jù)傳送速率為 120字符 /s，而每一個(gè)字符幀已規(guī)定為 10個(gè)數(shù)據(jù)位，則傳輸速率為 120 10＝ 1200bit/s，即波特率為1200，每一位數(shù)據(jù)傳送的時(shí)間為波特率的倒數(shù)： T＝1247。 1200＝ 80C51串行口及控制 80C51串行口結(jié)構(gòu) 串行數(shù)據(jù)通信主要有兩個(gè)技術(shù)問(wèn)題 ， 一個(gè)是數(shù)據(jù)傳送 ， 另一個(gè)是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 。 數(shù)據(jù)傳送主要解決傳送中的標(biāo)準(zhǔn) 、 數(shù)據(jù)幀格式及工作方式等 。 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換要解決把數(shù)據(jù)進(jìn)行串 、 并行的轉(zhuǎn)換 ， 這種轉(zhuǎn)換通常由通用異步接收發(fā)送器 (UART) 電路來(lái)完成 。 數(shù)據(jù)發(fā)送端 ， 要把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù) ， 而在數(shù)據(jù)接收端 ， 要把串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù) 。 80C51中已集成有 UART。 8XC552中就增加了具有 I2C總線功能的串行口 。 80C51中的串行口是一個(gè)全雙工的異步串行通信接口 ， 它可作 UART（ 通用異步接收和發(fā)送器 ） 用 ， 也可作同步移位寄存器用 。 口內(nèi)的接收緩沖器和發(fā)送緩沖器在物理上是隔離的 。 可以通過(guò)訪問(wèn)特殊功能寄存器 SBUF， 來(lái)訪問(wèn)接收緩沖器和發(fā)送緩沖器 。 接收緩沖器具有雙緩沖的功能 ， 即它在接收第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后 ， 能接收笫二個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié) 。 但是在接收完第二個(gè)字節(jié)后 ， 若笫一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)還未取走 ， 那么該數(shù)據(jù)字節(jié)將丟失 。 80C51串行口基本結(jié)構(gòu)如 圖 7–1所示。 ⒈ 波特率發(fā)生器 由 T T2 及內(nèi)部的一些控制開(kāi)關(guān)和分頻器所組成。它提供串行口的時(shí)鐘信號(hào)為 TXCLOCK和 RXCLOCK。 ◆ 控制波特率發(fā)生器的特殊功能寄存器 ： TMOD、 TCON、 T2CON、 PCON、 TL TH TLTH2等。 ⒉ 串行口內(nèi)部 ⑴ 串行數(shù)據(jù)緩沖寄存器 SBUF 有接收緩沖器 SBUF和發(fā)送緩沖器 SBUF， 占用同一個(gè)地址 (99H) 。 ⑵ 串行口控制寄存器 SCON ⑶ 串行數(shù)據(jù)輸入／輸出引腳 接收方式下，串行數(shù)據(jù)從 RXD引腳輸入，串行口內(nèi)部在接收緩沖器之前還有移位寄存器，從而構(gòu)成了串行接收的雙緩沖結(jié)構(gòu)，可以避免在數(shù)據(jù)接收過(guò)程中出現(xiàn)幀重疊錯(cuò)誤。 在發(fā)送方式下，串行數(shù)據(jù)通過(guò) TXD引腳輸出。 ⑷ 串行口控制邏輯 接受來(lái)自波特率發(fā)生器的時(shí)鐘信號(hào) TXCLOCK和 RXCLOCK； 控制內(nèi)部的輸入移位寄存器將外部的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)； 控制內(nèi)部的輸出移位寄存器將內(nèi)部的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)輸出； 控制串行中斷（ RI和 TI）。 80C51串行口控制 ⒈ 串行口狀態(tài)控制寄存器 SCON 控制串行通信的方式選擇 、 接收 ， 指示串行口的中斷狀態(tài) 。 位地址 9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H 位功能 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI ⑴ SM0、 SM1 —串行口工作方式選擇位 。 其功能見(jiàn) 表 7–1。 ⑵ SM2 —允許方式 3中的多處理機(jī)通信位 。 方式 0時(shí) ， SM2＝ 0。 方式 1時(shí) ， 若 SM2＝ l， 只有接收到有效的停止位 ， 接收中斷RI才置 1。 方式 2和方式 3時(shí) ， ● SM2＝ 1， 則只有當(dāng)接收到的第 9位數(shù)據(jù) RB8為 1時(shí) ， 才將接收到的前 8位數(shù)據(jù)送入緩沖器 SBUF中 ， 并把 RI置 同時(shí)向 CPU申請(qǐng)中斷；如果接收到的第 9位數(shù)據(jù) RB8為 0， RI置 0， 將接收到的前 8位數(shù)據(jù)丟棄 。 ● SM2＝ 0時(shí)，則不論接收到的笫 9位數(shù)據(jù)是 0或 1，都將前 8位數(shù)據(jù)裝入 SBUF中，并申請(qǐng)中斷。 ⑶ REN ——允許串行接收位 。 REN＝ 1時(shí) ， 允許串行接收； REN＝ 0時(shí) ， 禁止串行接收 。 ⑷ TB8 —方式 2和方式 3中要發(fā)送的第 9位數(shù)據(jù) 。 在通信協(xié)議中 ， 常規(guī)定 TB8作為奇偶校驗(yàn)位 。 在 80C51多機(jī)通信中 ， TB8=0用來(lái)表示數(shù)據(jù)幀； TB8=1表示是地址幀 。 ⑸ RB8 —方式 2和方式 3中接收到的第 9位數(shù)據(jù) 。 方式 1中接收到的是停止位。方式 0中不使用這一位。 ⑹ TI —發(fā)送中斷標(biāo)志位 。 方式 0中 ， 在發(fā)送第 8位末尾置位；在其它方式時(shí) ， 在發(fā)送停止位開(kāi)始時(shí)設(shè)置 。 由硬件置位