單片機串行口介紹

特殊功能寄存器PCON

PCON是為了在CHMOS的80C51單片機上實現電源控制而附加的。其中最高位是SMOD。

串行口的工作方式

8051單片機的全雙工串行口可編程為4種工作方式，現分述如下：

方式0為移位寄存器輸入/輸出方式。可外接移位寄存器以擴展I/O口，也能外接同步輸入/輸出設備。8位串行數據者是從RXD輸入或輸出，TXD用來輸出同步脈沖。

輸出 串行數據從RXD管腳輸出，TXD管腳輸出移位脈沖。CPU將數據寫入發送寄存器時，立即啟動發送，將8位數據以fos/12的固定波特率從RXD輸出，低位在前，高位在后。發送完一幀數據后，發送中斷標志TI由硬件置位。

輸入 當串行口以方式0接收時，先置位允許接收控制位REN。此時，RXD為串行數據輸入端，TXD仍為同步脈沖移位輸出端。當（RI）=0和（REN）=1同時滿足時，開始接收。當接收到第8位數據時，將數據移入接收寄存器，并由硬件置位RI。

下面兩圖分別是方式0擴展輸出和輸入的接線圖。

單片機串行口接線圖>

方式1為波特率可變的10位異步通信接口方式。發送或接收一幀信息，包括1個起始位0，8個數據位和1個停止位1。

輸出 當CPU執行一條指令將數據寫入發送緩沖SBUF時，就啟動發送。串行數據從TXD管腳輸出，發送完一幀數據后，就由硬件置位TI。

輸入 在（REN）=1時，串行口采樣RXD管腳，當采樣到1至0的跳變時，確認是開始位0，就開始接收一幀數據。只有當（RI）=0且停止位為1或者（SM2）=0時，停止位才進入RB8，8位數據才能進入接收寄存器，并由硬件置位中斷標志RI；不然信息丟失。所以在方式1接收時，應先用軟件清零RI和SM2標志。

方式2

方式月為固定波特率的11位UART方式。它比方式1增加了一位可程控為1或0的第9位數據。

輸出: 發送的串行數據由TXD端輸出一幀信息為11位，附加的第9位來自SCON寄存器的TB8位，用軟件置位或復位。它可作為多機通信中地址/數據信息的標志位，也能作為數據的奇偶校驗位。當CPU執行一條數據寫入SUBF的指令時，就啟動發送器發送。發送一幀信息后，置位中斷標志TI。

輸入: 在（REN）=1時，串行口采樣RXD管腳，當采樣到1至0的跳變時，確認是開始位0，就開始接收一幀數據。在接收到附加的第9位數據后，當（RI）=0或者（SM2）=0時，第9位數據才進入RB8，8位數據才能進入接收寄存器，并由硬件置位中斷標志RI；不然信息丟失。且不置位RI。再過一位時間后，不管上述條件時否滿足，接收電路即行復位，并重新檢測RXD上從1到0的跳變。

工作方式3

方式3為波特率可變的11位UART方式。除波特率外，其余與方式2相同。

波特率選擇

如前所述，在串行通信中，收發雙方的數據傳送率（波特率）要有一定的約定。在8051串行口的四種工作方式中，方式0和2的波特率是固定的，而方式1和3的波特率是可變的，由定時器T1的溢出率控制。

方式0

方式0的波特率固定為主振頻率的1/12。

方式2

方式2的波特率由PCON中的選擇位SMOD來決定，可由下式表示：

波特率=2的SMOD次方除以64再乘一個fosc，也就是當SMOD=1時，波特率為1/32fosc，當SMOD=0時，波特率為1/64fosc

3．方式1和方式3

定時器T1作為波特率發生器，其公式如下：

波特率=定時器T1溢出率

T1溢出率= T1計數率/產生溢出所需的周期數

式中T1計數率取決于它工作在定時器狀態還是計數器狀態。當工作于定時器狀態時，T1計數率為fosc/12;當工作于計數器狀態時，T1計數率為外部輸入頻率，此頻率應小于fosc/24。產生溢出所需周期與定時器T1的工作方式、T1的預置值有關。

定時器T1工作于方式0：溢出所需周期數=8192-x

定時器T1工作于方式1：溢出所需周期數=65536-x

定時器T1工作于方式2：溢出所需周期數=256-x

因為方式2為自動重裝入初值的8位定時器/計數器模式，所以用它來做波特率發生器最恰當。

當時鐘頻率選用11.0592MHZ時，取易獲得標準的波特率，所以很多單片機系統選用這個看起來“怪”的晶體震蕩器就是這個道理。

下表列出了定時器T1工作于方式2常用波特率及初值。