51單片機(jī)串行口的工作方式解析

方式0是外接串行移位寄存器方式。工作時(shí)，數(shù)據(jù)從RXD串行地輸入/輸出，TXD輸出移位脈沖，使外部的移位寄存器移位。波特率固定為fosc/12(即，TXD每機(jī)器周期輸出一個(gè)同位脈沖時(shí)，RXD接收或發(fā)送一位數(shù)據(jù))。每當(dāng)發(fā)送或接收完一個(gè)字節(jié)，硬件置TI=1或RI=1，申請中斷，但必須用軟件清除中斷標(biāo)志。

實(shí)際應(yīng)用在串行I/O口與并行I/O口之間的轉(zhuǎn)換。

2)方式1

方式1是點(diǎn)對點(diǎn)的通信方式。8位異步串行通信口，TXD為發(fā)送端，RXD為接收端。一幀為10位，1位起始位、8位數(shù)據(jù)位(先低后高)、1位停止位。波特率由T1或T2的溢出率確定。

在發(fā)送或接收到一幀數(shù)據(jù)后，硬件置TI=1或RI=1，向CPU申請中斷;但必須用軟件清除中斷標(biāo)志，否則，下一幀數(shù)據(jù)無法發(fā)送或接收。

(1)發(fā)送：CPU執(zhí)行一條寫SBUF指令，啟動了串行口發(fā)送，同時(shí)將1寫入輸出移位寄存器的第9位。發(fā)送起始位后，在每個(gè)移位脈沖的作用下，輸出移位寄存器右移一位，左邊移入0，在數(shù)據(jù)最高位移到輸出位時(shí)，原寫入的第9位1的左邊全是0，檢測電路檢測到這一條件后，使控制電路作最后一次移位，/SEND和DATA無效，發(fā)送停止位，一幀結(jié)束，置TI=1。

(2)接收：REN=1后，允許接收。接收器以所選波特率的16倍速率采樣RXD端電平，當(dāng)檢測到一個(gè)負(fù)跳變時(shí)，啟動接收器，同時(shí)把1FFH寫入輸入移位寄存器(9位)。由于接、發(fā)雙方時(shí)鐘頻率有少許誤差，為此接收控制器把一位傳送時(shí)間16等分采樣RXD，以其中7、8、9三次采樣中至少2次相同的值為接收值。接收位從移位寄存器右邊進(jìn)入，1左移出，當(dāng)最左邊是起始位0時(shí)，說明已接收8位數(shù)據(jù)，再作最后一次移位，接收停止位。此后：

A、若RI=0、SM2=0，則8位數(shù)據(jù)裝入SBUF，停止位入RB8，置RI=1。

B、 若RI=0、SM2=1，則只有停止位為1時(shí)，才有上述結(jié)果。

C、若RI=0、SM2=1，且停止位為0，則所接數(shù)據(jù)丟失。

D、若RI=1，則所接收數(shù)據(jù)丟失。

無論出現(xiàn)那種情況，檢測器都重新檢測RXD的負(fù)跳變，以便接收下一幀。

3)方式2、方式3

方式2和方式3是9位異步串行通信，一般用在多機(jī)通信系統(tǒng)中或奇偶校驗(yàn)的通信過程。在通訊中，TB8和RB8位作為數(shù)據(jù)的第9位，位SM2也起作用。方式2與方式3的區(qū)別只是波特率的設(shè)置方式不同。

(1)發(fā)送

向SBUF寫入一個(gè)數(shù)據(jù)就啟動串口發(fā)送，同時(shí)將TB8寫入輸出移位寄存器第9位。開始時(shí)，SEND和DATA都是低電平，把起始位輸出到TXD。DATA為高，第一次移位時(shí)，將‘1’移入輸出移位寄存器的第9位，以后每次移位，左邊移入‘0’，當(dāng)TB8移到輸出位時(shí)，其左邊是一個(gè)‘1’和全‘0’。檢測到此條件，再進(jìn)行最后一次移位，/SEND=1，DATA=0，輸出停止位，置TI=1。

(2)接收

置REN=1，與方式1類似，接收器以波特率的16倍速率采樣RXD端。

起始位0移到輸入寄存器的最左邊時(shí)，進(jìn)行最后一次移位。在RI=0，SM2=0或接收到的第9位=1時(shí)，收到的一字節(jié)數(shù)據(jù)裝入SBUF，第9位進(jìn)入RB8，置RI=1;然后又開始檢測RXD端負(fù)跳變。

3、 多機(jī)通信

在這里，多機(jī)系統(tǒng)是指‘一主多從’。51系列單片機(jī)中，利用第9位TB8/RB8來區(qū)分地址與數(shù)據(jù)信息，用位SM2確定接收方是否對地址或數(shù)據(jù)幀敏感。其原則是：

1)發(fā)送方用第9位TB8=1標(biāo)志地址幀，TB8=0標(biāo)志數(shù)據(jù)幀。

2)接收方若設(shè)置SM2=1，則只能接收到地址信息，若設(shè)SM2=0，則不管是地址還是數(shù)據(jù)幀，都能接收到。

利用方式2、3的特點(diǎn)，在點(diǎn)對點(diǎn)的通訊中，在發(fā)送方可以用第9位TB8作為奇偶校驗(yàn)位。在接收方，SM2位必須清0。

4、波特率

1)方式0的波特率=fosc/12

2)方式2的波特率=2^smod*fosc/64

3)方式1、3的波特率由T1或T2的溢出率和SMOD位確定：

(1)用T1：波特率=2^smod*T1定時(shí)器的溢出率/32，T1為方式2T1定時(shí)器溢出率=1/((12/fosc)*(256-X))例：已知fosc=6MHz，SMOD=0，設(shè)置波特率為2400，求T1的計(jì)數(shù)初值X。

波特率=1/((12/fosc)*(256-X))/32=fosc/12*32(256-X)(256-X)=fosc/2400/384=6M/2400/384;256-X~=6.5104X~=250=FAH 只能近似計(jì)算。

若fosc=11.0592MHz， 則256-X=11.0592M/2400/384=4068/384=12 X=F4H;可精確算出，對其它常用的標(biāo)準(zhǔn)波特率也是能正確算出。所以這個(gè)晶振頻率是最常用的。

如果SMOD=1，則同樣的X初值得出的波特率加倍。

(3)用T2：

在52型單片機(jī)中，串口方式1、3的波特率發(fā)生器選擇由TCLK、RCLK位確定是T1還是T2。若TCLK=1，則發(fā)送器波特率來自T2，否則來自T1。若RCLK=1，則接收器波特率來自T2，否則來自T1。

由T2產(chǎn)生的波特率與SMOD無關(guān)。T2定時(shí)的最小單元=2/fosc。T2的溢出脈沖16分頻后作為串口的發(fā)送或接收脈沖。

波特率=(1/((2/fosc)(65536-X)))/16=fosc/(32(65536-X))例：已知fosc=11.0592MHz，求波特率=2400時(shí)的X2400=11059200/(32(65536-X)) 65536-X=144 X=65392=FF70H計(jì)數(shù)器初值寄存器：RCAP2H=0FFH，RCAP2L=70H。