MCS-51单片机的串行口及应用
一、串行数据通信概述
串行通信是实现远距离低成本数据传输的有效办法
1.1 常见的串行口通信接口及应用
1.2 串行通信的分类
（1）同步传输和异步传输（按数据传输的方式）
a)同步传输：以数据块为单位进行传送，包括同步字符、数据块和校验字符CRC
优点：传输速度快
缺点：要求发送时钟与接收时钟必须保持严格同步
b)异步传输：以字符为单位进行传输，每个字符均按照固定的字符格式传送，又被称为帧。
优点：无需传送同步脉冲，可靠性高，所需设备简单，发送与接收相互独立，互不同步，但双方必须使用相同波特率和字符帧格式。
缺点：字符帧中包含起始位和停止位而降低了有效数据的传输效率。
异步通信协议：①没有发送数据时，数据线保持“1”状态；②发送数据时，先发起始位“0”，其后是数据；③数据后再发一位停止位“1”。
（2）单工、双工、半双工（按数据传输方向划分）
1.3 串行通信的速率——波特率
波特率：每秒钟传送信号的数量。
单位：波特（Baud）
每秒钟传送二进制数的位数称为比特率，单位是bps或b/s。
在单片机串行通信中，传送的信号是二进制信号，波特率和比特率数值上是相等的，单位采用bps。
二、MCS-51单片机串行口的结构及特点
UART：Universal Asynchronous Receiver/Transmitter 通用异步接收器/发送器
三、MCS-51单片机串行口的控制
3.1 数据缓冲寄存器SBUF（99H）
SUBF：用来存放发送和接收数据的两个独立的缓冲寄存器。
发送：CPU将数据送到发送SBUF寄存器（MOV SUBF，A）后，SBUF便一位一位的发送数据，发送完成后标志TI=1；
接收：在CPU允许接收的前提下（REN=1），外部串行数据经过RXD送入SBUF时，电路便自动启动接收，知道完成一帧数据后标志RI=1。CPU通过执行以下指令取出收到的数据：MOV A，SBUF
3.2 串行口控制寄存器SCON（98H）
| SM0 | SM1 | SM2 | REN | TB8 | RB8 | TI | RI |
SM0、SM1：工作模式选择；
SM2：多机通信使能位（模式0、1不用，设置为0）
REN：允许接收位，只有当REN=1时，才允许接收数据
TB8：在9位有效数据传送模式2、3时，存放将要发送的第9位数据（奇偶校验）
TB8：在9位有效数据传送模式2、3时，存放接收的第9位数据（奇偶校验）
TI：完成一帧数据发送的标志，必须由软件清零，发送完成TI=1并申请中断
RI：完成一帧数据接收的标志，必须由软件清零，接收完成RI=1并申请中断
CPU与SBUF之间如何“沟通”、“配合”？
双方通过标志位进行协调
（1）发送数据时，当SBUF完成数据发送，TI=1并申请中断
①中断方式
中断服务程序：CLR TI
MOV SBUF，A
②查询方式
JNZ TI，$
CLR TI
MOV SBUF，A
（2）接收数据时，当SBUF从RXD接收完一个完整的数据帧时，RI=1并申请中断。
①中断方式
中断服务程序：CLR RI
MOV A，SBUF
②查询方式
JNZ RI，$
CLR RI
MOV A，SBUF
3.3 串行口控制寄存器PCON（87H）
| SMOD | X | X | X | GF1 | GF0 | PD | IDL |
SMOD：串行口波特率倍率控制位
SMOD=1时，模式1、2、3的波特率加倍
四、MCS-51单片机串行口的四种工作模式
4.1 模式0
特点：同步移位寄存器（同步通信）
波特率：fosc/12(固定不可变)
工作过程：RXD做数据口（发送或接收数据），TXD作为移位脉冲输出端（同步脉冲）在移位过程中，先移数据的低位。
主要功能：使用串行口扩展并行口。
4.2 模式1
特点：10位（1位起始位+8位数据位+1位停止位）的异步通信方式
波特率：波特率可变
工作过程：
a)发送操作：在TI=0时，执行MOV SBUF，A。自动在8位字符的前后分别添加起始位和停止位，并从TXD端开始依次发送一帧数据，当发送完成后TI=1。
b)接收操作：在REN=1且RI=0时，串行口接收电路对RXD进行采样，其采样频率是波特率的16倍。当连续8次采集到RXD上为低电平时，检测电路便认为RXD线上有了“起始位”，此后在每个采样周期的7、8、9三个脉冲时对RXD进行采样，按照“三中取二”原则确定该位的数据是高电平还是低电平。
当接收到停止位时，必须满足RI=0且SM2=0，才能把数据传送到SBUF，并使RI=1，否则数据丢失。所以每次接收数据前必须把RI清零。
4.3 模式2与模式3
特点：11位（1位起始位+8位数据+1位奇偶校验+1位停止位）的异步通信方式
波特率：模式2波特率固定（fosc/64或fosc/32），模式3波特率可由编程改变。
工作方式：
a)发送操作：与模式1唯一的区别是，在发送前将第9位数据送入TB8；
b)接收操作：与模式1唯一的区别是，RB8中收到的是第9位数据，而不是停止位。
五、串行口波特率的设定
