第6章

串行通信接口1、全雙工的異步通訊串行口2、4種工作方式,波特率由片內(nèi)定時器/計數(shù)器控制。3、每發(fā)送或接收一幀數(shù)據(jù)，均可發(fā)出中斷請求，也可以工作在查詢方式。4、除用于串行通訊，還可用來擴展并行I/O口。6.1MCS-51單片機的串行接口串行口內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖，兩個物理上獨立地接收和發(fā)送緩沖器，可同時收、發(fā)數(shù)據(jù)。兩個緩沖器共用一個特殊功能寄存器字節(jié)地址：SBUF（99H）。

控制寄存器共兩個：特殊功能寄存器SCON和PCON。

（1）SM0、SM1——串行口4種工作方式的選擇位

表串行口的4種工作方式SM0SM1方式 功能說明

000同步移位寄存器方式（用于擴展I/O口）0118位異步收發(fā)，波特率可變（由定時器控制）1029位異步收發(fā)，波特率為fosc/64或fosc/32113

9位異步收發(fā)，波特率可變（由定時器控制）6.1.1串行口控制寄存器SCON

字節(jié)地址98H，可位尋址，格式如圖所示。

（2）SM2—多機通信控制位

用于方式2或3中。當串行口以方式2或方式3接收時，如果SM2=1，只有當接收到的第9位數(shù)據(jù)（RB8）為“1”時，才將接收到的前8位數(shù)據(jù)送入SBUF，并置“1”

RI，產(chǎn)生中斷請求；當接收到的第9位數(shù)據(jù)（RB8）為“0”時，則將接收到的前8位數(shù)據(jù)丟棄。如果SM2=0，則不論第9位數(shù)據(jù)是“1”還是“0”，都將前8位數(shù)據(jù)送入SBUF中，并置“1”

RI，產(chǎn)生中斷請求。在方式1時，如果SM2=1，則只有收到停止位時才會激活RI。在方式0時，SM2必須為0。

（3）REN——允許串行接收位由軟件置“1”或清“0”。REN=1

允許串行口接收數(shù)據(jù)。

REN=0

禁止串行口接收數(shù)據(jù)。

（4）TB8——發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)方式2和3時，TB8是要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)，可作為奇偶校驗位使用，也可作為地址幀或數(shù)據(jù)幀的標志。

=1為地址幀,

=0為數(shù)據(jù)幀（5）RB8——接收到的第9位數(shù)據(jù)方式2和3時，RB8存放接收到的第9位數(shù)據(jù)。在方式1，如果SM2=0，RB8是接收到的停止位。在方式0，不使用RB8。

（6）TI——發(fā)送中斷標志位方式0時，串行發(fā)送第8位數(shù)據(jù)結(jié)束時由硬件置“1”，其它工作方式，串行口發(fā)送停止位的開始時置“1”。TI=1，表示一幀數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束，可供軟件查詢，也可申請中斷。CPU響應中斷后,向SBUF寫入要發(fā)送的下一幀數(shù)據(jù)。TI必須由軟件清0。（7）RI——接收中斷標志位

方式0時，接收完第8位數(shù)據(jù)時，RI由硬件置1。其它工作方式，串行接收到停止位時，該位置“1”。RI=1，表示一幀數(shù)據(jù)接收完畢，并申請中斷,CPU從接收SBUF取走數(shù)據(jù)。該位狀態(tài)也可軟件查詢。RI必須由軟件清“0”。SMOD：波特率選擇位。

也稱SMOD位為波特率倍增位。

6.1.2特殊功能寄存器PCON

字節(jié)地址為87H，沒有位尋址功能。6.2串行口的工作方式6.2.1方式0

同步移位寄存器輸入/輸出方式，常用于外接移位寄存器，以擴展并行I/O口。8位數(shù)據(jù)為一幀，不設(shè)起始位和停止位，先發(fā)送或接收最低位。波特率固定為fosc/12。幀格式如下：方式0下，SCON中的TB8、RB8位沒有用到，發(fā)送或接收完8位數(shù)據(jù)由硬件置“1”TI或RI，CPU響應中斷。TI或RI須由用戶軟件清“0”，可用如下指令：

CLRTI ；TI位清“0” CLRRI ；RI位清“0”方式0時，SM2位必須為0。6.2.2方式1

SM0、SM1=01方式1一幀數(shù)據(jù)為10位，1個起始位（0），8個數(shù)據(jù)位，1個停止位（1），先發(fā)送或接收最低位。幀格式如下：方式1波特率=（2SMOD/32）×定時器T1的溢出率SMOD為PCON寄存器的最高位的值（0或1）。

6.2.3方式29位異步通信接口。每幀數(shù)據(jù)均為11位，1位起始位0，8位數(shù)據(jù)位（先低位），1位可程控的第9位數(shù)據(jù)和1位停止位。幀格式如下。方式2波特率=（2SMOD/64）×fosc

6.2.4方式3SM0、SM1=11，串口為方式3。波特率可變的9位異步通訊方式，除波特率外，

方式3和方式2相同。方式3的時序見方式2。方式3波特率=（2SMOD/32）×定時器T1的溢出率6.2.5波特率的制定方法方式0、方式2的波特率是固定的；方式1、方式3波特率由定時器T1的溢出率來確定。1波特率的定義對于定時器的不同工作方式，波特率的范圍不一2定時器T1產(chǎn)生波特率的計算（1）方式0波特率＝時鐘頻率fosc×1/12，不受SMOD位的值的影響。若fosc=12MHz，波特率為fosc/12即1Mb/s。（2）方式2波特率=（2SMOD/64）×fosc若fosc=12MHz:SMOD=0波特率=187.5kb/s；SMOD=1波特率=375kb/s

（3）方式1或方式3時，波特率為：

波特率=（2SMOD/32）×T1的溢出率實際設(shè)定波特率時，T1常設(shè)置為方式2定時（自動裝初值）這種方式不僅操作方便，也可避免因軟件重裝初值而帶來的定時誤差。實際使用時，為避免煩雜的初值計算，常用的波特率和初值X間的關(guān)系列成表。有兩點需要注意：時鐘振蕩頻率為12MHz或6MHz時，表中初值X和相應的波特率之間有一定誤差。例如，F(xiàn)DH的對應的理論值是10416波特（時鐘6MHz）。與9600波特相差816波特，消除誤差可以調(diào)整時鐘振蕩頻率fosc實現(xiàn)。例如采用的時鐘振蕩頻率為11.0592MHz。(2)如果串行通訊選用很低的波特率，例如，波特率選為55，可將定時器T1設(shè)置為方式1定時。但在這種情況下，T1溢出時，需用在中斷服務程序中重新裝入初值。中斷響應時間和執(zhí)行指令時間會使波特率產(chǎn)生一定的誤差，可用改變初值的方法加以調(diào)整。例6-3

若8031單片機的時鐘振蕩頻率為11.0592MHz，選用T1為方式2定時作為波特率發(fā)生器，波特率為2400b/s，求初值。

上述結(jié)果可直接從表中查到。這里時鐘振蕩頻率選為11.0592MHz，就可使初值為整數(shù)，從而產(chǎn)生精確的波特率。6.3串行通信應用舉例1.方式0應用MCS-51單片機串行口的方式0為同步移位寄存器方式，外接一個串入并出移位寄存器，可以擴展為一個并行口。注意：所用移位寄存器最好帶有輸出允許控制端，避免在數(shù)據(jù)串行輸出期間，并行口輸出不穩(wěn)定現(xiàn)象?！緫靡弧苛魉疅舨捎?0C51的串行口外接CD4094擴展8位并行口，如圖6-14所示，CD4094的各個輸出端均接一發(fā)光二極管，要求發(fā)光二極管從左到右流水顯示。圖6-14流水燈顯示電路圖

ORG0000H LJMPMAIN ORG2000HMAIN： MOVSCON，#00H；置串行口工作方式0 MOVA，#80H：最高位燈先亮

CLRP1.1；關(guān)閉并行輸出（避象傳輸過程中，各LED的“暗紅”現(xiàn)象）OUT0： MOVSBUF，A；開始串行輸出OUT1： JNBTI，OUT1；輸出完否？

CLRTI;完了，清TI標志，以備下次發(fā)送

SETBP1.1；打開并行口輸出

ACALLDELAY；延時一段時間

RRA；循環(huán)右移

CLRP1.1；關(guān)閉并行輸出

SJMPOUT0；循環(huán)DELAY： …………；延時子程序，不再重復

END2.異步通信應用串行口方式1和方式3都是常用的異步通信方式，方式1為8位數(shù)據(jù)位，方式3為9位數(shù)據(jù)位，兩種方式的波特率都是受定時器T1的溢出率控制。在用方式1或方式3實現(xiàn)串行異步通信時，初始化程序要設(shè)定串行口的工作方式，并對定時器T1實現(xiàn)初始化，即設(shè)定定時器方式和定時器初值。此外，還要編寫發(fā)送子程序和接收子程序?！緫枚奎c對點通信單片機1中有5個存放在30H～34H單元中數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機2，單片機2收到該5個數(shù)據(jù)要存放在50H～54H單元中，要求采用4.8k波特率進行傳送，兩臺單片機振蕩頻率均為6MHz。

兩臺單片機發(fā)送和接收數(shù)據(jù)之前需要一“握手”信號“55H”，互相詢問對方是否準備好。任一單片機接收到對方的“握手”信號“55H”，均置本機的FO（PSW.5）標志位為“1”，表明本機已經(jīng)知道對方準備就緒，可以進行發(fā)送和接收操作。兩臺單片機的定時器T1采用工作方式2，可以避免計數(shù)溢出后用軟件重裝定時初值。先計算定時器T1的初值，取SMOD=0：定時器T1的溢出率=波特率×32/2SMOD=4800×32/20=153600然后求出其對應的計數(shù)初值為：

X=2n－[fosc/（T1的溢出率×12)]=28－[6×106/（153600×12）]253=0FDH

為了簡便起見，采用10位的串口方式1進行異步通信，參考程序如下：單片機1的程序：

ORG0000H LJMPSTART ORG0023H ；串口中斷入口地址

LJMPSEND ORG1000HSTART： MOVTMOD，#20H ；T1工作模式2 MOVSCON，#50H ；置串行口工作方式

MOVPCON，#00H ；SMOD=0，該語句也可 ;不要，因為復位后PCON=00H MOVTL1，#0FDH MOVTH1，#0FDH ；初始化波特率

SETBEA ；開中斷

SETBES ；允許串行口中斷

SETBTR1 ；T1開始工作INT： MOVSBUF，#55H ；發(fā)送出“握手”信號

MOVR1，#0FFHLOOP： NOP DJNZR1，LOOP ；

JNBFO，INT MOVSBUF，30H ；MOVR0，#31H LJMP$SEND： JBF0，LAB1 MOVA，SBUF ；

CJNEA，#55H，LAB0 SETBFO ；LAB0： CLRRI ；CLRTI ；

RETILAB1： MOVSBUF，@R0 INCR0 CJNER0，#35H，LAB2 CLRESLAB2： CLRTI ；

RETI END單片機2的程序：

ORG0000HLJMPSTARTORG0023H ；串口中斷入口地址

LJMPINPUTORG1000HSTART： MOVTMOD，#20H ；T1工作模式2MOVSCON，#50H ；置串行口工作方式

MOVPCON，#00H ；SMOD=0，該語