《单片机原理及工程应用》课件-第5章 串行通信技术（第1次课 基本概念、51串行口）2023

15.1基本概念

计算机数据通信是计算机科学与通信技术的有机结合，是现代控制系统的组成部分。也是计算机网络的基础和重要内容。

有关通信原理的进一步介绍请读者参考相关著作。课内我们只简要介绍单片机应用系统中常用通信方式及基本概念。21.并行通信

数据在整个传输过程中，并排前进，有多少个数据线就能同时传送多少位数据。并行通信的特点是硬件连线多、传送速率高，一般适用于近距离、高速率的通信领域。如：计算机主板与硬盘、打印机等之间的通信。并行通信32.串行通信数据在传输过程中一位一位的串行传输，硬件连接比较简单。最简单时只需3根连线即可实现串行通信，相对于并行通信来讲其通信速率低，一般适用于短距离数据通信。在单片机应用系统中常采用串行通信方式。在串行通信中，按同步方式的不同，又分为同步通信和异步通信。串行通信43.异步通信异步通信（AsynchronousCommunication），数据通常是以字符为单位组成字符帧传送的。字符帧由发送端一帧一帧地发送，一帧数据低位在前，高位在后，通过传输线被接收端一帧一帧地接收。字符帧

54.同步通信同步通信（SynchronousCommunication）是将一大批数据分成若干个数据块,数据块之间用同步字符隔开,而传输的各位二进制码之间都没有间隔。其基本特征是发送端与接收端通信时保持严格同步。即同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传输一帧信息。6波特率

波特率(Baudrate)是指信号传输的速率，是数据通信的一个重要指标。波特率为每秒钟传送二进制码元的位数，单位为b/s，即位/秒。波特率用于表征数据传输的速度，波特率越高，数据传输速度越快。单片机应用系统通常采用串行异步通信方式。通信时要求发送端与接收端的波特率必须一致，波特率一般为50～19200b/s。75.串行通信数据传送的三种方式根据信号传输方向与传输时间的不同，串行通信有三种通信方式：单工通信、半双工通信和全双工通信。85.251单片机串行通信接口5.2.1串行口组成及相关寄存器

51单片机串行接口主要由串行口数据缓冲器SBUF、串行口控制寄存器SCON、对外接口TXD、RXD及相关控制电路等组成。

串行通信时，不仅与SBUF和SCON寄存器有关，还会涉及到电源控制寄存器PCON、定时器控制寄存器TCON及中断允许寄存器IE等相关寄存器。9串行通信口内部结构10

1.串行口数据缓冲器SBUFSBUF是两个在物理上独立的接收、发送寄存器，一个用于存放接收到的数据，另一个用于存放欲发送的数据，可同时发送和接收数据。两个缓冲器共用一个地址99H，通过对SBUF的读、写指令来区别是对接收缓冲器还是发送缓冲器操作。

112.串行口控制寄存器SCON

串行口控制寄存器SCON用来控制串行口的工作方式和状态，其地址为98H，可进行位寻址。

位D7D6D5D4D3D2D1D0功能SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISM0、SM1：由软件设置，用于选择串行口的工作方式，可以设置4种工作方式。

SM2：多机通信控制位。12REN：串行接收允许控制位。REN=0，禁止接收；REN=1，允许接收，该位由软件设置。TB8：发送数据D8位。RB8：接收数据D8位。TI：发送中断标志位。RI：接收中断标志位。位D7D6D5D4D3D2D1D0功能SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI13串行口的工作方式SM0SM1工作方式功

能波

特

率00方式0移位寄存器方式fosc/1201方式18位通用异步通信可编程10方式29位通用异步通信fosc/32或

fosc/6411方式39位通用异步通信可编程143.电源控制寄存器PCON

PCON主要是为CHMOS型单片机的电源控制而设置的专用寄存器，不可以位寻址，字节地址为87H。

位D7D6D5D4D3D2D1D0功能SMOD－－－CF1CF0PDIDLPCON的最高位SMOD是串行口波特率系数控制位。SMOD=1时，波特率提高一倍。

151.方式0──同步移位寄存器方式

若SM0SM1=00B，串行口工作于方式0，这时串行口作同步移位寄存器使用。这种方式常用于扩展I/O端口，一般外接移位寄存器，实现数据串/并转换。串行数据从RXD(P3.0)端输入或输出，同步移位脉冲由TXD(P3.1)送出，其波特率固定为fosc/12。5.2.2串行口的工作方式16(1)方式0发送当一个数据写入串行口发送缓冲器SBUF时，串行口将8位数据以fosc/12的波特率从RXD引脚输出（低位在前，高位在后），发送完置中断标志TI为1，请求中断。再次发送数据之前，必须由软件将TI清0。74LS164为串入并出移位寄存器。17(2)方式0接收在满足REN=1和RI=0的条件下，串行口即开始从RXD端以fosc/12的波特率输入数据（低位在前），当接收完8位数据后，置中断标志RI为1，请求中断。再次接收数据之前，必须由软件将RI清0。串行口控制寄存器SCON中的TB8和RB8在方式0中未用。请注意：每当发送或接收完8位数据后，硬件会自动置TI或RI为1，CPU响应发送或接收中断后，必须由用户用指令将TI或RI清0。方式0时，SM2必须为0。182.方式1──8位异步串行通信方式若SM0SM1=01B，串行口工作于方式1。方式1是波特率可变的10位通用异步串行通信方式。发送或接收一帧信息为10位，其中包括1个起始位0，8个数据位和1个停止位1。其帧格式如图所示。19(1)方式1发送

CPU执行一条数据写入发送缓冲器SBUF的指令便启动发送器发送。发送时，数据从TXD端输出，当发送完一帧数据后，置中断标志TI为1。方式1所传送的波特率取决于定时器T1的溢出率和PCON中的SMOD位。20(2)方式1接收若REN＝1，RI=0时，允许串口接收数据。串行口采样RXD，当采样到由1到0跳变时，确认是起始位“0”，便开始接收一帧信息。接收到的一帧信息有效，一帧信息中的8位数据送入接收缓冲器SBUF，同时置中断标志RI为1；若不满足上述两个条件则信息将丢失（无效）。所以，方式1接收时，应先用指令清除RI，并设置SM2=0。21

若SM0SM1=10B，串行口工作于方式2。方式2为波特率固定的11位异步串行通信方式，传送波特率与SMOD有关。发送或接收一帧信息为11位，其中包括1位起始位0，8位数据位，1位可编程位(用于奇偶校验或多机通信)和1位停止位1。3.方式2──9位异步通信方式22(1)方式2发送发送时，根据通信协议由软件设置TB8，然后用指令将要发送的数据写入SBUF，启动发送器。写SBUF的指令，除了将8位数据送入SBUF外，同时还将TB8装入发送移位寄存器的第9位，并启动发送控制器进行一次发送。一帧信息即从TXD发送出去，在送完一帧信息后，TI被自动置1，在发送下一帧信息之前，TI必须由中断服务程序或查询程序清0。23(2)方式2接收当REN=1时，允许串行口接收数据。数据由RXD端输入，当接收器采样到RXD端的负跳变，并判断起始位有效后，开始接收一帧信息，每帧接收11位信息。方式2接收时，若同时满足以下两个条件： ①RI=0 ②SM2=0或接收到的第9位数据为1则接收数据有效，8位数据送入SBUF，第9位送入RB