SCON串行使用波特率计算和设置


1. 工作模式

    SCON 串行口控制寄存器 
    通常在芯片或设备中为了监视或控制接口状态,都会引用到接口控制寄存器。SCON就是51芯片的串行口控制寄存器。
    它的寻址地址是98H,是一个可以位寻址的寄存器,作用就是监视和控制51芯片串行口的工作状态。51芯片的串口
    可以工作在几个不同的工作模式下。
    具体定义如下:
    SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI 
    SM0、SM1为串行口工作模式设置位,这样两位可以对应进行四种模式的设置。看表8-2串行口工作模式设置。
    SM0 SM1        模 式           功 能               波特率      0 0              0             同步移位寄存器       fosc/12      0 1              1             8位UART              可变      1 0              2             9位UART              fosc/32或fosc/64      1 1              3             9位UART              可变 
    在这里只说明最常用的模式1,其它的模式也就一一略过,有兴趣的朋友可以找相关的硬件资料查看。
    表中的fosc代表振荡器的频率,也就是晶振的频率。     ​UART为(Universal Asynchronous Receiver)的英文缩写。 

 

 2. 定义详解   

    SM2:模式2、模式3中为多处理机通信使能位。在模式0中要求该位为0。    
    REM:允许串口接收位,置1允许接收,置0禁止接收。REM由软件置位或清零。
        如果在一个电路中接收和发送引脚P3.0,P3.1都和上位机相连,在软件上有串口中断处理程序,当要求在处理某个子
        程序时不允许串口被上位机来的控制字符产生中断,那么可以在这个子程序的开始处加入REM=0来禁止接收,在子程
        序结束处加入REM=1再次打开串口接收。  
    TB8:发送数据位8,在模式2和3是要发送的第9位。该位可用软件根据需要置位或清除,通常这位在通信协议中做奇偶位,
         在多处理机通信中这一位则用于表示是地址帧还是数据帧。
    RB8:接收数据位8,在模式2和3是已接收数据的第9位。该位可以是奇偶效验位,地址/数据标识位。在模式0中,
        RB8为保留位没有被使用。在模式1中,当SM2=0,RB8是已接收数据的停止位。    
     TI: 发送中断标识位。在模式0,发送完第8位数据时,由硬件置位。其它模式中则是在发送停止位之初,由硬件置位。TI
        置位0,申请中断,CPU响应中断后在软件置位0发送一帧数据。任何模式TI必须软件置0,也就是说在数据写入到SBUF后,
        硬件发送数据,中断响应(如中断打开),这时TI=1,表明发送已完成,TI不会由硬件清除,所以这时必须用软件对其清零。    
     RI: 接收中断标识位。在模式0,接收第8位结束时,由硬件置位。其它模式中则是在接收停止位的半中间,由硬件置位。
        RI=1,申请中断,要求CPU取走数据。但在模式1中,SM2=1时,当未收到有效的停止位,则不会对RI置位。同样RI
        也必须要靠软件清除。常用的串口模式1是传输10个位的,1位起始位为0,8位数据位,低位在先,1位停止位为1。它
        的波特率是可变的,其速率是取决于定时器1或定时器2的定时值(溢出速率)。AT89C51和AT89C2051等51系列芯
        片只有两个定时器,定时器0和定时器1,而定时器2是89C52系列芯片才有的。
 3. 波特率设定    
    波特率在使用串口做通讯时,一个很重要的参数就是波特率,只有上下位机的波特率一样时才可以进行正常通讯。
    波特率:是指串行端口每秒内可以传输的波特位数
    有一些初学的朋友认为波特率是指每秒传输的字节数,如标准9600会被误认为每秒种可以传送9600个字节,而实际上它是
    指每秒可以传送9600个二进位,而一个字节要8个二进位,如用串口模式1来传输那么加上起始位和停止位,每个数据字节就
    要占用10个二进位,9600波特率用模式1传输时,每秒传输的字节数是:
        9600÷10=960字节。
    51芯片的串口工作模式:
    模式0:波特率是固定的,为fosc/12,以一个12M的晶振来计算,那么它的波特率可以达到1M。
    模式2:波特率是固定在fosc/64或fosc/32,具体用那一种就取决于PCON寄存器中的SMOD位,如SMOD为0,波特
    率为focs/64,SMOD为1,波特率为focs/32。
    模式1:
    模式3:波特率是可变的,取决于定时器1或2(52芯片)的溢出速率。那么我们怎么去计算这两个模式的波特率设置
    时相关的寄存器的值呢?可以用以下的公式去计算:
        波特率=(2SMOD÷32)×定时器1溢出速率    
        上式中如设置了PCON寄存器中的SMOD位为1时就可以把波特率提升2倍。通常会使用定时器1工作在定时器工作模式2下,
    这时定时值中的TL1做为计数,TH1做为自动重装值 ,这个定时模式下,定时器溢出后,TH1的值会自动装载到TL1,再次开
    始计数,这样可以不用软件去干预,使得定时更准确。
    在这个定时模式2下定时器1溢出速率的计算公式如下:            
        溢出速率=(计数速率)/(256-TH1)    
        上式中的“计数速率”与所使用的晶体振荡器频率有关,在51芯片中定时器启动后会在每一个机器周期使定时寄存器TH的值
    增加一,一个机器周期等于十二个振荡周期,所以可以得知51芯片的计数速率为晶体振荡器频率的1/12,一个12M的晶振用
    在51芯片上,那么51的计数速率就为1M。通常用11.0592M晶体是为了得到标准的无误差的波特率,那么为何呢?计算一下就
    知道了。如要得到9600的波特率,晶振为11.0592M和12M,定时器1为模式2,SMOD设为1,分别看看那所要求的TH1为何值。
    代入公式: 
        11.0592M   9600=(2÷32)×((11.0592M/12)/(256-TH1))                     TH1=250 //看看是不是和上面实例中的使用的数值一样?                     12M        9600=(2÷32)×((12M/12)/(256-TH1))                     TH1≈249.49   
    上面的计算可以看出使用12M晶体的时候计算出来的TH1不为整数,而TH1的值只能取整数,这样它就会有一定的误差存在不能
    产生精确的9600波特率。当然一定的误差是可以在使用中被接受的,就算使用11.0592M的晶体振荡器也会因晶体本身所存在的
    误差使波特率产生误差,但晶体本身的误差对波特率的影响是十分之小的,可以忽略不计

 

 

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