MCS-51的串列通信口

admin @ 2014-03-14 , reply:0

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概述

MCS-51單片機內部有一個全雙工的串列通信口，即串列接收和發送緩衝器（SBUF），這兩個在物理上獨立的接收發送器，既可以接收數據也可以發送數據。但接收緩衝器只能讀出不能寫入，而發送緩衝器則只能寫入不……

MCS-51單片機內部有一個全雙工的串列通信口，即串列接收和發送緩衝器（SBUF），這兩個在物理上獨立的接收發送器，既可以接收數據也可以發送數據。但接收緩衝器只能讀出不能寫入，而發送緩衝器則只能寫入不能讀出，它們的地址為99H。這個通信口既可以用於網路通信，亦可實現串列非同步通信，還可以構成同步移位寄存器使用。如果在傳行口的輸入輸出引腳上加上電平轉換器，就可方便地構成標準的RS-232介面。下面我們分別介紹。

    [1]. 基本概念

    數據通信的傳輸方式
    常用於數據通信的傳輸方式有單工、半雙工、全雙工和多工方式。

    單工方式：數據僅按一個固定方向傳送。因而這種傳輸方式的用途有限，常用於串列口的列印數據傳輸與簡單系統間的數據採集。

    半雙工方式：數據可實現雙向傳送，但不能同時進行，實際的應用採用某種協議實現收/發開關轉換。

    全雙工方式：允許雙方同時進行數據雙向傳送,但一般全雙工傳輸方式的線路和設備較複雜。

    多工方式：以上三種傳輸方式都是用同一線路傳輸一種頻率信號，為了充分地利用線路資源，可通過使用多路復用器或多路集線器，採用頻分、時分或碼分復用技術，即可實現在同一線路上資源共享功能，我們盛之為多工傳輸方式。

串列數據通信兩種形式

非同步通信
在這種通信方式中，接收器和發送器有各自的時鐘，它們的工作是非同步的，非同步通信用一幀來表示一個字元，其內容如下：一個起始位，僅接著是若干個數據位，圖2是傳輸45H的數據格式。

同步通信
同步通信格式中，發送器和接收器由同一個時鐘源控制，為了克服在非同步通信中，每傳輸一幀字元都必須加上起始位和停止位，佔用了傳輸時間，在要求傳送數據量較大的場合，速度就慢得多。同步傳輸方式去掉了這些起始位和停止位，只在傳輸數據塊時先送出一個同步頭（字元）標誌即可。

同步傳輸方式比非同步傳輸方式速度快，這是它的優勢。但同步傳輸方式也有其缺點，即它必須要用一個時鐘來協調收發器的工作，所以它的設備也較複雜。

串列數據通信的傳輸速率
    串列數據傳輸速率有兩個概念，即每秒轉送的位數bps（Bit per second）和每秒符號數—波特率（Band rate），在具有數據機的通信中，波特率與調製速率有關。

    [2]. MCS-51的串列口和控制寄存器

    串列口控制寄存器

MCS-51單片機串列口寄存器結構如圖3所示。SBUF為串列口的收發緩衝器，它是一個可定址的專用寄存器，其中包含了接收器和發送器寄存器，可以實現全雙工通信。但這兩個寄存器具有同一地址（99H）。MCS-51的串列數據傳輸很簡單，只要向發送緩衝器寫入數據即可發送數據。而從接收緩衝器讀出數據即可接收數據。

此外，從圖中可看出，接收緩衝器前還加上一級輸入移位寄存器，MCS-51這種結構目的在於接收數據時避免發生數據幀重疊現象，以免出錯，部分文獻稱這種結構為雙緩衝器結構。而發送數據時就不需要這樣設置，因為發送時，CPU是主動的，不可能出現這種現象。

串列通信控制寄存器
在上一節我們已經分析了SCON控制寄存器，它是一個可定址的專用寄存器，用於串列數據的通信控制，單元地址是98H，其結構格式如下：

表1 SCON寄存器結構
SCON	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
SCON	SM0	SM1	SM2	REN	TB8	RB8	TI	RI
位地址	9FH	9EH	8DH	9CH	9BH	9AH	99H	98H

    下面我們對各控制位功能介紹如下：
    (1).SM0、SM1：串列口工作方式控制位。
        SM0，SM1    工作方式
            00      方式0
            01      方式1
            10      方式2
            11      方式3

    (2).SM2：多機通信控制位。
    多機通信是工作於方式2和方式3，SM2位主要用於方式2和方式3。接收狀態，當串列口工作於方式2或3，以及SM2=1時，只有當接收到第9位數據（RB8）為1時，才把接收到的前8位數據送入SBUF，且置位RI發出中斷申請，否則會將接受到的數據放棄。當SM2=0時，就不管第位數據是0還是1，都難得數據送入SBUF，併發出中斷申請。
    工作於方式0時，SM2必須為0。

    (3).REN：允許接收位。
    REN用於控制數據接收的允許和禁止，REN=1時，允許接收，REN=0時，禁止接收。

    (4).TB8：發送接收數據位8。
    在方式2和方式3中，TB8是要發送的——即第9位數據位。在多機通信中同樣亦要傳輸這一位，並且它代表傳輸的地址還是數據，TB8=0為數據，TB8=1時為地址。

    (5).RB8：接收數據位8。
    在方式2和方式3中，RB8存放接收到的第9位數據，用以識別接收到的數據特徵。

    (6).TI：發送中斷標誌位。
    可定址標誌位。方式0時，發送完第8位數據后，由硬體置位，其它方式下，在發送或停止位之前由硬體置位，因此，TI=1表示幀發送結束，TI可由軟體清“0”。

    (7).RI：接收中斷標誌位。
    可定址標誌位。接收完第8位數據后，該位由硬體置位，在其他工作方式下，該位由硬體置位，RI=1表示幀接收完成。

電源管理寄存器PCON
PCON主要是為CHMOS型單片機的電源控制而設置的專用寄存器，單元地址是87H，其結構格式如下：

表2 PCON電源管理寄存器結構
PCON	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
位符號	SMOD	-	-	-	GF1	GF0	PD	IDL

在CHMOS型單片機中，除SMOD位外，其他位均為虛設的，SMOD是串列口波特率倍增位，當SMOD=1時，串列口波特率加倍。系統複位默認為SMOD=0。

中斷允許寄存器IE
中斷允許寄存器在前一節中已闡述，這裡重述一下對串列口有影響的位ES。ES為串列中斷允許控制位，ES=1允許串列中斷，ES=0，禁止串列中斷。

表3 IE中斷允許控制寄存器結構
位符號	EA	-	-	ES	ET1	EX1	ET0	EX0
位地址	AFH	AEH	ADH	ACH	ABH	AAH	A9H	A8H

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