51單片機(jī)串行通信的原理解析

51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)全雙工串行接口。什么叫全雙工串口呢?一般來說，只能接受或只能發(fā)送的稱為單工串行;既可接收又可發(fā)送，但不能同時(shí)進(jìn)行的稱為半雙工;能同時(shí)接收和發(fā)送的串行口稱為全雙工串行口。串行通信是指數(shù)據(jù)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，可大大降低硬件成本，適合遠(yuǎn)距離通信。其缺點(diǎn)是傳輸速度較低。

與之前一樣，首先我們來了解單片機(jī)串口相關(guān)的寄存器。

SBUF 寄存器：它是兩個(gè)在物理上獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器，可同時(shí)發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，可通過指令對(duì)SBUF 的讀寫來區(qū)別是對(duì)接收緩沖器的操作還是對(duì)發(fā)送緩沖器的操作。從而控制外部?jī)蓷l獨(dú)立的收發(fā)信號(hào)線RXD(P3.0)、TXD(P3.1)，同時(shí)發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)全雙工。

串行口控制寄存器SCON(見表1) 。

表1 SCON寄存器

51單片機(jī)串行通信的原理解析

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(jī)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(shù)。

SM2 ：多機(jī)通信控制位。 該僅用于方式2 和方式3 的多機(jī)通信。其中發(fā)送機(jī)SM2 = 1(需要程序控制設(shè)置)。接收機(jī)的串行口工作于方式2 或3，SM2=1 時(shí)，只有當(dāng)接收到第9 位數(shù)據(jù)(RB8)為1 時(shí)，才把接收到的前8 位數(shù)據(jù)送入SBUF，且置位RI 發(fā)出中斷申請(qǐng)引發(fā)串行接收中斷，否則會(huì)將接受到的數(shù)據(jù)放棄。當(dāng)SM2=0 時(shí)，就不管第位數(shù)據(jù)是0 還是1，都將數(shù)據(jù)送入SBUF，并置位RI 發(fā)出中斷申請(qǐng)。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(jī)要發(fā)送的第9 位數(shù)據(jù)。在多機(jī)通信中它代表傳輸?shù)牡刂坊驍?shù)據(jù)，TB8=0 為數(shù)據(jù)，TB8=1 時(shí)為地址。

RB8 ：在方式2、3 中，RB8 是接收機(jī)接收到的第9 位數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)正好來自發(fā)送機(jī)的TB8，從而識(shí)別接收到的數(shù)據(jù)特征。

TI ：串行口發(fā)送中斷請(qǐng)求標(biāo)志。當(dāng)CPU 發(fā)送完一串行數(shù)據(jù)后，此時(shí)SBUF 寄存器為空，硬件使TI 置1，請(qǐng)求中斷。CPU 響應(yīng)中斷后，由軟件對(duì)TI 清零。

RI ：串行口接收中斷請(qǐng)求標(biāo)志。當(dāng)串行口接收完一幀串行數(shù)據(jù)時(shí)，此時(shí)SBUF 寄存器為滿，硬件使RI 置1，請(qǐng)求中斷。CPU 響應(yīng)中斷后，用軟件對(duì)RI 清零。

電源控制寄存器PCON(見表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(dāng)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(biāo)志位。

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

IDL(PCON.0) ：待機(jī)方式位。當(dāng)IDL=1 時(shí)，進(jìn)入待機(jī)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)器寄存器用來設(shè)定波特率。中斷允許寄存器IE 中的ES 位也用來作為串行I/O 中斷允許位。當(dāng)ES = 1，允許 串行I/O 中斷;當(dāng)ES = 0，禁止串行I/O 中斷。中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP的PS 位則用作串行I/O 中斷優(yōu)先級(jí)控制位。當(dāng)PS=1，設(shè)定為高優(yōu)先級(jí);當(dāng)PS =0，設(shè)定為低優(yōu)先級(jí)。