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第八章8051单片机的异步串行通信技术

第一节概述

计算机与外界的信息互换称为通信。常用通信方式有两种：并行通信与串行通信，简称并行传送和串行传送。并行传送具有传送速度快，效率高等优点，但传送多少数据位就需要多少根数据线，传送成本高；串行传送是按位顺序进行数据传送，最少仅需要一根传输线即可完毕，传送距离远，但传送速度慢。串行通信又分同步和异步两种方式。同步通信中，在数据传送开始时先用同步字符来指示（常约定1—2个），并由同时传送的时钟信号来实现发送端和接受端同步，即检测到规定的同步字符后，接着就连续按顺序传送数据。这种传送方式对硬件结构规定较高。在单片机异步通信中，数据分为一帧一帧地传送，即异步串行通信一次传送一个完整字符，字符格式如图8—1所示：

图8—1异步串行通信的字符格式

一个字符应涉及以下信息：

1.起始位：相应逻辑0（space）状态。发送器通过发送起始位开始一帧字符的传送。

2.数据位：起始位之后传送数据位。数据位中低位在前，高位在后。数据位可以是5、6、7、8位。

3.奇偶校验位：奇偶校验位事实上是传送的附加位，若该位用于用于奇偶校验，可校检串行传送的对的性。奇偶校验位的设立与否及校验方式（奇校验还是偶校验）由用户需要拟定。

4.停止位：用逻辑1（mark）表达。停止位标志一个字符传送的结束。停止位可以是1、1.5或2位。

串行通信中用每秒传送二进制数据位的数量表达传送速率，称为波特率。

1波特＝1bps（位/秒）

例如数据传送速率是240帧/秒，每帧由一位起始位、八位数据位和一位停止位组成，则传送速率为：

10×240＝2400位/秒＝2400波特

单片机的串行通信重要采用异步通信传送方式。在串行通信中，按不同的通信方向有单工传送和双工传送之分，如图8—2所示：

甲机乙机

（a）单工传送

甲机乙机

（b）双工传送

甲机乙机

（c）全双工传送

图8—2单片机串行通信方向示意

图8—2（a）中，甲.乙两机只能单方向发送或接受数据；

图8—2（b）中，甲机和乙机能分时进行双向发送和接受数据；

图8—2（c）中，甲，乙两机能同时双向发送和接受数据。

第二节8051串行口的基本结构

MCS—51系列单片机串行口结构框图如图8—3所示：

图8—38051串行口结构框图

一、串行口缓冲寄存器SBUF

图8—3中SUBF是串行口缓冲寄存器，发送SBUF和接受SBUF地址同为99H，但由于发送SBUF不能接受数据，接受SBUF也不具有发送功能，故两者工作互不干扰。当CPU向SBUF写入时，数据进入发送SBUF，同时启动串行发送；CPU读SBUF时，事实上是读接受SBUF数据。

二、串行通信控制寄存器

与串行通信有关的控制寄存器重要是串行通信控制寄存器SCON。SCON是8051的一个可以位寻址的专用寄存器，用于串行数据通信的控制。SCON的单元地址98H，位地址9FH—98H。寄存器内容及位地址表达如下：

SCON

位地址

9F

9E

9D

9C

9B

9A

99

98

位符号

SM0

SM1

SM2

REN

TB8

RB8

TI

RI

各位功能说明如下：

位符号

功能说明

SM0，SM1

SM0，SM1──串行口工作方式选择位：

SM0SM1工作方式功能

0008位数码传送，波特率固定，为f晶振/12。

01110位数码传送，波特率可变。

10211位数码传送，波特率固定，为f晶振/64或f晶振/32。

11311位数码传送，波特率可变。

SM2

SM2──多机通信控制位：