8051系統(tǒng)的串口通訊及應(yīng)用

在微型計(jì)算機(jī)數(shù)字系統(tǒng)里，數(shù)據(jù)傳輸可分為并行傳輸與串行傳輸兩種，并行式傳輸一次傳輸多個(gè)位（通常是8位）。因此，連接兩個(gè)系統(tǒng)之間的傳輸線必須有多條，當(dāng)然一次傳輸多個(gè)位，傳輸?shù)乃俣缺容^快，但是傳輸用到的線數(shù)也多，線路費(fèi)用相對(duì)會(huì)高，線路噪聲，阻抗匹配等問題也多，所以并行式傳輸不適合長距離通訊。

串行式傳輸每次傳輸一個(gè)位，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣缺砻嫔喜辉趺纯欤B接兩個(gè)系統(tǒng)之間，只要兩條傳輸線即可，適合長距離的通信。實(shí)際上，目前串行端口傳輸速率已比并行端口輸出傳輸速率快。

實(shí)際中考慮使用并行式傳輸還是串行式傳輸要根據(jù)數(shù)據(jù)量與環(huán)境而定。若要將8051系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳至另一8051系統(tǒng)，則可以使用串行式數(shù)據(jù)傳輸。

最典型的串行式數(shù)據(jù)傳輸接口是RS232C，例如個(gè)人計(jì)算機(jī)的COM1、COM2接口就是屬于RS232接口。

在串行式數(shù)據(jù)傳輸里有單工及雙工之分

單工就是一條線只能有一種用途，例如輸出線就只能將數(shù)據(jù)傳出，輸入線就只能將數(shù)據(jù)傳入。

而雙工就是一條線有兩種用途，可傳入數(shù)據(jù)也可傳出數(shù)據(jù)。

若系統(tǒng)上只有一條線，且在同一時(shí)刻中不是進(jìn)行傳入數(shù)據(jù)就傳出數(shù)據(jù)，則稱之為“半雙工”。

若在系統(tǒng)上有兩條傳輸線，這兩條傳輸線可同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入與傳出，則稱之為“全雙工”。

認(rèn)識(shí)8051串行口

通常以每秒傳輸多少位（bit per second,簡(jiǎn)稱bit/s）表示串行式數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾剩址Q為比特率（baud rate）。

通常，微控制器里的數(shù)據(jù)處理屬于并行式處理。對(duì)8051而言，一次處理一個(gè)字節(jié)，也就是8個(gè)位，不管怎樣，串行式數(shù)據(jù)與并行式數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換是無法避免的。

在8051里，若要把8位的并行數(shù)據(jù)傳出去，只要把數(shù)據(jù)放入并行寄存器（SBUF）即可，8051就會(huì)幫我們把這些數(shù)據(jù)一個(gè)位一個(gè)位送出去。

接收串行數(shù)據(jù)也是一樣，8051會(huì)把外面?zhèn)魅氲臄?shù)據(jù)，一個(gè)位一個(gè)位放入SBUF，當(dāng)SBUF存滿后，產(chǎn)生中斷，即為并行數(shù)據(jù)，再將SBUF里的8位數(shù)據(jù)移做他用。

不論是接收還是發(fā)送，很明顯SBUF扮演了關(guān)鍵性的角色，在8051中接收用的SBUF與傳送用的SBUF雖然都叫做SBUF，但是它們分別是兩個(gè)不同的8位寄存器。

8051串行工作模式

8051提供一個(gè)全雙工的萬用異步串行端口（Universal Asynchronous Receiver-Transmitter,簡(jiǎn)稱UART），這個(gè)串行端口有4種工作模式（mode），使用不同工作模式其比特率各有不同，說明如下：

mode 0：

mode0工作模式是一固定比特率的位移式數(shù)據(jù)傳輸，其比特率為8051系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖的1/12，即OSC/12。若在時(shí)鐘脈沖為12MHz，則其比特率為1M bit/s。

在此模式下，不管是接收還是發(fā)送，CPU的RxD引腳（P3.0）連接串行數(shù)據(jù)線，TxD引腳（P3.1）連接位移脈沖線。執(zhí)行數(shù)據(jù)接收時(shí)，由TxD引腳送出位移脈沖，而由RxD引腳收下串行數(shù)據(jù)，如下圖：

執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，也是依據(jù)TxD引腳所送出的位移脈沖，由RxD引腳發(fā)送串行數(shù)據(jù)：

mode 1：

mode 1工作模式是以可變的比特率進(jìn)行串行數(shù)據(jù)的傳輸，其比特率可由Timer 1來控制（若是8052還可以使用Timer 2控制比特率）。在此模式下，8051的RxD引腳連接數(shù)據(jù)源的TxD引腳，8051的TxD引腳連接目的地的RxD引腳。

在mode 1下，每個(gè)數(shù)據(jù)是由10位組成，包括起始位（start bit）、8個(gè)位的數(shù)據(jù)以及停止位（stop bit），其中第一個(gè)位就是低電平的起始位，緊接著是8位數(shù)據(jù)的bit0（LSB），bit7（MSB）之后是高電平的停止位，如下圖：

mode 2：

mode 2工作模式是以O(shè)SC/32或OSC/64的比特率進(jìn)行串行數(shù)據(jù)的傳輸，而其線路的連接，也是8051的RxD引腳連接數(shù)據(jù)源的TxD引腳，8051的TxD引腳連接目的地的RxD引腳。在mode 2下，每筆數(shù)據(jù)是由11位組成，包括起始位（start bit）、8個(gè)位的數(shù)據(jù)、奇偶位（parity bit）以及停止位（stop bit），其中第一個(gè)位就是低電平的起始位，緊接著是8位數(shù)據(jù)的bit0（即LSB），而bit7之后的是奇偶位，最后則是高電平的停止位：

當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳出時(shí)，第9個(gè)位TB8（即SCON寄存器的TB8）為奇偶位，可取自程序狀態(tài)字組寄存器PSW中的P位，以達(dá)到奇偶校驗(yàn)的目的。當(dāng)收到數(shù)據(jù)時(shí)，第9個(gè)位將直接移入SCON寄存器中RB8，而不必管停止位。

mode3：

mode3工作模式是以可變的比特率進(jìn)行串行數(shù)據(jù)的傳輸，其比特率可由Timer 1來控制（若是8052則還可使用Timer 2控制比特率）。除此之外，mode 3與 mode 2幾乎完全一樣。

認(rèn)識(shí)SCON串行口控制寄存器

串行端口控制寄存器（serial port control register，簡(jiǎn)稱SCON）是一個(gè)8位、可位尋址的寄存器，如上圖其功能是設(shè)定與控制串行端口。下面是SCON各位的說明：

SM0和SM1

這兩個(gè)位的功能是設(shè)定串行端口的模式：

SM2

本位為多重處理器通信啟用位：

mode 0時(shí)，Sm2=0；

mode 1時(shí)，若SM2=1，且收到有效的停止位，則RI=1（產(chǎn)生RI中斷），否則RI=0；

mode 2或 mode 3時(shí)，若SM2=1，且收到的第9位為1，則RI=1（產(chǎn)生RI中斷），若第9位為1，則RI=0。

REN

本位為串行接收啟用位，說明：

REN=1，開始接收；

REN=0，停止接收；

TB8

mode 2或mode 3傳送數(shù)據(jù)時(shí)，本位為第9傳送位，可用軟件來設(shè)置或清除。

RB8

mode 2或mode 3接收數(shù)據(jù)時(shí)，本位為第9個(gè)接收位；

mode 1時(shí)，若SM2=0，則本位為停止位；

mode 0時(shí)，本位無作用。

TI

本位為中斷標(biāo)識(shí)位，當(dāng)中斷結(jié)束時(shí)，本位并不會(huì)恢復(fù)為0，必須由軟件清除。

mode 1、mode 2或mode 3時(shí)，若完成傳送停止位，則本位自動(dòng)設(shè)定為1，并產(chǎn)生TI中斷。

mode 0時(shí)，若完成傳送第8位，則本位自動(dòng)設(shè)定為1，并產(chǎn)生TI中斷。

RI

本位為接收中斷標(biāo)志位，當(dāng)中斷結(jié)束時(shí)，本位并不會(huì)恢復(fù)為0，必須由軟件置0。

mode 1、mode2或mode 3時(shí)，若完成接收到停止位，則本位自動(dòng)設(shè)定為1，并產(chǎn)生RI中斷。

mode 0時(shí)，若完成接收第8位，則本位自動(dòng)設(shè)定為1，并產(chǎn)生RI中斷。

比特率設(shè)定

8051串行口的比特率設(shè)定方式有如下幾種：

一

在mode 0下，比特率固定為OSC/12，不需要進(jìn)行設(shè)定！完全是依照系統(tǒng)的時(shí)鐘脈沖而定，不是軟件所能改變的。

二

在mode 2下，其比特率可為OSC/32或OSC/64，即：

其中SMOD為PCON寄存器中的bit 7：

若將SMOD設(shè)定為0，則設(shè)定采用的比特率OSC/64;

若將SMOD設(shè)定為1，則設(shè)定采用的比特率OSC/32。

以12MHz的系統(tǒng)為例：

三

在mode 1或mode3下，比特率可由Timer 1（8052則還可以選擇Timer 2）的溢出脈沖控制，以Timer 1采用具有自動(dòng)加載功能的mode 2為例，產(chǎn)生的比特率為：

如在11.0592MHz的系統(tǒng)下，若要產(chǎn)生19.2Kbit/s的比特率，且SMOD=1，則：

得出TH1= 253 = 0xfd；

下表使用Timer 1時(shí)常用的比特率設(shè)定：

8051串口應(yīng)用

把8051的串行工作模式設(shè)定為mode 1，REN=1；SCON寄存器為0101 000；

在OSC=11.0952MHz下，把比特率設(shè)定為9600bit/s，根據(jù)前文所述，mode 1比特率設(shè)定由Timer 1控制，表格中也給出了TH1的值，所以SMOD=0，TH1 = 0xfd。

void uart_init(){//初始化
   TMOD = 0x20; // 定時(shí)器1，模式2（8位自動(dòng)裝載）
   TR1=1;//啟用Timer 1
   TH1 = 0xfd; // 在Timer 1，mode 2， 11.0952MHz下，設(shè)定9600比特率
   SCON = 0x50; //uart mode1,接收使能
}


unsigned char rData;
void uart_read() // 接收
{
// 等到收到字節(jié)
   while(RI==0);
   rData = SBUF; //把接收到的字節(jié)放到rData
   RI=0; //清除RI以接收下一個(gè)字節(jié)
}


void uart_send(unsigned char sData){//發(fā)送
   SBUF=sData;
   while(TI == 0);
   TI=0;
}