单片机（AT89C51）的串行接口及串行通信（包含实验）

 串行通信按同步方式可分为异步通信和同步通信。

异步通信依靠起始位、停止位保持通信同步。

异步通信数据传送按帧传输，一帧数据包含起始位、数据位、校验位和停止位。

优点：异步通信对硬件要求较低，实现起来比较简单、灵活，适用于数据的随机发送/接收；

缺点：因每个字节都要建立一次同步，即每个字符都要额外附加两位，所以工作速度较低；

在单片机中主要采用异步通信方式。

同步通信依靠同步字符保持通信同步。

同步通信是由1～2个同步字符和多字节数据位组成，同步字符作为起始位以触发同步时钟开始发送或接收数据；多字节数据之间不允许有空隙，每位占用的时间相等；空闲位需发送同步字符。

同步通信传输速度较快，但要求有准确的时钟来实现收发双方的严格同步，对硬件要求较高，适用于成批数据传送。

波特率bps(bit per second) 定义:   每秒传输数据的位数，即：1波特 = 1位/秒（1bps）

波特率的倒数即为每位传输所需的时间。 

相互通信的甲乙双方必须具有相同的波特率，否则无法成功地完成串行数据通信。

串行通信按照数据传送方向可分为三种制式：

单工制式是指甲乙双方通信时只能单向传送数据，发送方和接收方固定。 

半双工制式是指通信双方都具有发送器和接收器，既可发送也可接收，但不能同时接收和发送，发送时不能接收，接收时不能发送。

全双工制式是指通信双方均设有发送器和接收器，并且信道划分为发送信道和接收信道，因此全双工制式可实现甲乙双方同时发送和接收数据，发送时能接收，接收时也能发送。

80C51系列单片机有一个全双工的串行口，这个口既可以用于网络通信，也可以实现串行异步通信，还可以作为同步移位寄存器使用。

89C51有一个全双工的串行接口，既可以作为串行异步通信（UART）接口，也可以作为同步移位寄存器方式下的串行扩展接口。UART具有多机通信功能。

串行口的基本组成：

  串行口特殊功能寄存器由主要的三部分组成：串行数据缓冲器SBUF，串行控制寄存器SCON和电源控制寄存器PCON

      在逻辑上只有一个，既表示发送寄存器，又表示接收寄存器，具有同一个单元地址99H，用同一寄存器名SBUF。

      在物理上有两个，一个是发送缓冲寄存器，另一个是接收缓冲寄存器。

      发送时，只需将发送数据输入SBUF，CPU将自动启动和完成串行数据的发送。

      接收时，CPU将自动把接收到的数据存入SBUF，用户只需从SBUF中读出接收数据。

               ① SM0 SM1 —— 串行口工作方式选择位。

               ② SM2 —— 多机通信控制位。

               ③ REN —— 允许接收控制位。REN=1，允许接收。

               ④ TB8 —— 方式2和方式3中要发送的第9位数据。

               ⑤ RB8 —— 方式2和方式3中要接收的第9位数据。

               ⑥ TI  —— 发送中断标志。

               ⑦ RI  —— 接收中断标志。

          注：SMOD=1，串行口波特率加倍。PCON寄存器不能进行位寻址。

80C51串行通信共有4种工作方式，由串行控制寄存器SCON中SM0 SM1决定。

以RXD（P3.0）端作为数据移位的输入/输出端，以TXD（P3.1）端输出移位脉冲。

移位数据的发送和接收以8位为一帧，不设起始位和停止位，无论输入/输出，均低位在前高位在后。

其帧格式为：

       注：方式0可将串行输入输出数据转换成并行输入输出数据

串行口作为并行输出口使用时，要有“串入并出”的移位寄存器配合。

在移位时钟脉冲（TXD）的控制下，数据从串行口RXD端逐位移入74HC164 SA、SB端。

当8位数据全部移出后，SCON寄存器的TI位被自动置1。其后74HC164的内容即可并行输出。74HC164 CLR为清0端，输出时CLR必须为1，否则74HC164 Q0～Q7输出为0。

串行口作为并行输入口使用时，要有“并入串出”的移位寄存器配合。

74HC165 S/L端为移位/置入端，当S/L=0时，从Q0～Q7并行置入数据，当S/L=1时，允许从QH端移出数据。

在80C51串行控制寄存器SCON中的REN=1时，TXD端发出移位时钟脉冲，从RXD端串行输入8位数据。当接收到第8位数据D7后，置位中断标志RI，表示一帧数据接收完成。

方式1是一帧10位的异步串行通信方式，包括1个起始位，8个数据位和一个停止位。

其帧格式为：

发送时只要将数据写入SBUF，在串行口由硬件自动加入起始位和停止位，构成一个完整的帧格式。然后在移位脉冲的作用下，由TXD端串行输出。一帧数据发送完毕，将SCON中的TI置1。

接收时，在REN=1前提下，当采样到RXD从1向0跳变状态时，就认定为已接收到起始位。随后在移位脉冲的控制下，将串行接收数据移入SBUF中。一帧数据接收完毕，将SCON中的RI置1，表示可以从SBUF取走接收到的一个字符。

        方式2、3是一帧11位的串行通信方式，即1个起始位，8个数据位，1个可编程位TB8/RB8和1个停止位。

        其帧格式为：

          注：可编程位TB8/RB8既可作奇偶校验位用，也可作控制位（多机通信）用，其功能由用户确定。 

数据发送和接收与方式1基本相同，区别在于方式2把发送/接收到的第9位内容送入TB8/RB8。

        波特率：方式2波特率固定，即fosc/32和fosc/64。  如用公式表示则为：

                          波特率=2^SMOD  ╳  fosc/64

最后相信大家肯定对单片机串口通信有了新的了解，这正是我努力的源泉，希望对你们的学习有所帮助。

鄙人不才，如有错误，请指出，万分感谢！！！！

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串行通信 通信 接口 at89c51 单片机