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第八章 8051单片机的异步串行通信技术
第一节 概述
计算机与外界的信息交换称为通信。常用通信方式有两种：并行通信与串行通信，简称并行传送和串行传送。并行传送具有传送速度快，效率高等优点，但传送多少数据位就需要多少根数据线，传送成本高；串行传送是按位顺序进行数据传送，最少仅需要一根传输线即可完成，传送距离远，但传送速度慢。串行通信又分同步和异步两种方式。同步通信中，在数据传送开始时先用同步字符来指示（常约定1—2个），并由同时传送的时钟信号来实现发送端和接收端同步，即检测到规定的同步字符后，接着就连续按顺序传送数据。这种传送方式对硬件结构要求较高。在单片机异步通信中，数据分为一帧一帧地传送，即异步串行通信一次传送一个完整字符，字符格式如图8—1所示：
图8—1 异步串行通信的字符格式 一个字符应包括以下信息：
1. 起始位：对应逻辑0（space）状态。发送器通过发送起始位开始一帧字符的传送。 2. 数据位：起始位之后传送数据位。数据位中低位在前，高位在后。数据位可以是5、6、7、8位。
3. 奇偶校验位：奇偶校验位实际上是传送的附加位，若该位用于用于奇偶校验，可校检串行传送的正确性。奇偶校验位的设置与否及校验方式（奇校验还是偶校验）由用户需要确定。 4. 停止位：用逻辑1（mark）表示。停止位标志一个字符传送的结束。停止位可以是1、1.5或2位。
串行通信中用每秒传送二进制数据位的数量表示传送速率，称为波特率。
1波特＝1bps（位/秒）
例如数据传送速率是240帧/秒，每帧由一位起始位、八位数据位和一位停止位组成，则传送速率为：
10×240＝2400位/ 秒＝2400波特
单片机的串行通信主要采用异步通信传送方式。在串行通信中，按不同的通信方向有单工传送和双工传送之分，如图8—2所示：
甲机 乙机 （a）单工传送 甲机 乙机 （b）双工传送 甲机 乙机 （c）全双工传送
图8—2 单片机串行通信方向示意
图8—2（a）中，甲.乙两机只能单方向发送或接收数据； 图8—2（b）中，甲机和乙机能分时进行双向发送和接收数据； 图8—2（c）中，甲，乙两机能同时双向发送和接收数据。
第二节 8051串行口的基本结构
MCS—51系列单片机串行口结构框图如图8—3所示：
图8—3 8051串行口结构框图
一、串行口缓冲寄存器SBUF
图8—3中SUBF是串行口缓冲寄存器，发送SBUF和接收SBUF地址同为99H，但由于发送SBUF不能接收数据， 接收SBUF也不具有发送功能，故二者工作互不干扰。当CPU向SBUF写入时，数据进入发送SBUF，同时启动串行发送；CPU读SBUF时，实际上是读接收SBUF数据。 二、串行通信控制寄存器
与串行通信有关的控制寄存器主要是串行通信控制寄存器SCON。SCON是8051的一个可以位寻址的专用寄存器，用于串行数据通信的控制。SCON的单元地址98H，位地址9FH—98H。寄存器内容及位地址表示如下： SCON 位地址 位符号 9F SM0 9E SM1 9D SM2 9C REN 9B TB8 9A RB8 99 TI 98 RI 各位功能说明如下：
位符号 SM0，SM1 功 能 说 明 SM0，SM1──串行口工作方式选择位： SM0 SM1 工作方式 功 能 0 0 0 8位数码传送，波特率固定，为f晶振/12。 0 1 1 10位数码传送，波特率可变。 1 0 2 11位数码传送，波特率固定，为f晶振/64或f晶振/32。 1 1 3 11位数码传送，波特率可变。 SM2 SM2──多机通信控制位： 当串行口以方式2或方式3接收时，如SM2＝1，则只有当接收到的第九位数据（RB8）为1，才将接收到的前8位数据送入接收SBUF，并使RI位置1，产生中断请求信号；否则将接收到的前8位数据丢弃。而当SM2＝0时，则不论第九位数据为0还是为1，都将前8位数据装入接收SBUF中，并产生中断请求信号。对方式0，SM2必须为0， 对方式1，当SM2=1，只有接收到有效停止位后才使RI位置1。 REN REN──允许接收位，用于对串行数据的接收进行控制： REN＝0， 禁止接收；REN＝1，允许接收。该位由软件置1或清零。 TB8 TB8──发送数据位8： 在方式2和方式3时，TB8是要发送的第9位数据。 RB8 RB8——接收数据位8： 在方式2和方式3中，RB8位存放接收到的第9位数据 TI TI──发送中断标志： 当方式0时，发送完第8位数据后，该位由硬件置位。在其它方式下，于发送停止位之前由硬件置位。因此TI＝1，表示帧发送结束。其状态既可供软件查询使用，也可请求中断。 TI位由软件清0。 RI RI──接收中断标志： 当方式0时，接收完第8位数据后，该位由硬件置1。在其它方式下，当接收到停止位时，该位由硬件置位。因此RI＝1，表示帧接收结束。其状态既可供软件查询使用，也可以请求中断。RI位由软件清0。