51單片機串行通信的原理解析

一、原理簡介

51單片機內(nèi)部有一個全雙工串行接口。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，但不能同時進行的稱為半雙工;能同時接收和發(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)點是只需一根傳輸線，可大大降低硬件成本，適合遠距離通信。其缺點是傳輸速度較低。

與之前一樣，首先我們來了解單片機串口相關(guān)的寄存器。

SBUF 寄存器：它是兩個在物理上獨立的接收、發(fā)送緩沖器，可同時發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，可通過指令對SBUF 的讀寫來區(qū)別是對接收緩沖器的操作還是對發(fā)送緩沖器的操作。從而控制外部兩條獨立的收發(fā)信號線RXD（P3.0）、TXD（P3.1），同時發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全雙工。

串行口控制寄存器SCON（見表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(shè)置）。接收機的串行口工作于方式2 或3，SM2=1 時，只有當(dāng)接收到第9 位數(shù)據(jù)（RB8）為1 時，才把接收到的前8 位數(shù)據(jù)送入SBUF，且置位RI 發(fā)出中斷申請引發(fā)串行接收中斷，否則會將接受到的數(shù)據(jù)放棄。當(dāng)SM2=0 時，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。工作于方式0 時，SM2 必須為0。

REN ：串行接收允許位：REN =0 時，禁止接收;REN =1 時，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(shù)據(jù)。在多機通信中它代表傳輸?shù)牡刂坊驍?shù)據(jù)，TB8=0 為數(shù)據(jù)，TB8=1 時為地址。

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

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

RI ：串行口接收中斷請求標志。當(dāng)串行口接收完一幀串行數(shù)據(jù)時，此時SBUF 寄存器為滿，硬件使RI 置1，請求中斷。CPU 響應(yīng)中斷后，用軟件對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，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(dāng)PD=1 時，進入掉電方式。

IDL（PCON.0） ：待機方式位。當(dāng)IDL=1 時，進入待機方式。

另外與串行口相關(guān)的寄存器有前面文章敘述的定時器相關(guān)寄存器和中斷寄存器。定時器寄存器用來設(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)先級寄存器IP的PS 位則用作串行I/O 中斷優(yōu)先級控制位。當(dāng)PS=1，設(shè)定為高優(yōu)先級;當(dāng)PS =0，設(shè)定為低優(yōu)先級。