单片机串行口中断

13.4 信号的调制与解调与通讯接口标准
当异步通信的距离在15m之内时，计算机之间可以直接进行通 信。而当传输距离较远时，通常是用电话线传送。由于电话线频带 不够宽，再加上远距离传输时信号不可避免地衰减，因而使信号发 生明显的畸变。 在发送时要用调制器（modulator）把数字信号转换为模拟信 号，并加以放大再传送，这个过程叫做调制。在接收时，再用解调 器（demodulator）检测此模拟信号，并把它转换成数字信号再送 入计算机接口，这个过程即解调。 RS-232C定义的是DTE与DCE间的接口标准。（ DTE：数据 终端设备，DCE：数据通信设备 ）。 目前常用MAXM232： 片内 带有自升压电路，仅需+5V电源，内含2个发送器，2个接收器。
13.6.2 串行口寄存器 与串行口工作有关的寄存器共有6个，分别是串行口控制寄存 器SCON、接收与发送缓冲寄存器SBUF、电源控制寄存器PCON、 中断允许控制寄存器IE、中断优先级寄存器IP。 1.串行口控制寄存器SCON 串行口控制寄存器SCON用于串行通信的方式选择、接收和发 送控制，并可反映串行口的工作状态。
发送
时间1
接收
发送
接收 发 送
发送
接收
接收
时间2
发送
接收
串行通信方式示意图
(1)单工制式 在单工制式下，数据在甲机和乙机之间只允许单方向传送。两机之 间只需1条数据线。 (2)半双工制式 在半双工制式下，数据在甲机和乙机之间允许双方向传送，但它们 之间只有一个通信回路，接收和发送不能同时进行，只能分时发送和接 收(即甲机发送，乙机接收，或者乙机发送，甲机接收)，因而两机之间 只需1条数据线。 (3)全双工制式 在全双工制式下，甲、乙两机之间数据的发送和接收可以同时进行， 称为“全双工传送”。全双工形式的串行通信必须使用2条数据线。 不管哪种形式的串行通信，在两机之间均应有公共地线
起 始 位 一个字符帧 数据位 校 验 位 停 止 位
空 闲
空 闲
下一字符 起始位
D0
D7
异步通信帧格式
起始位:通信线上没有数据传送时，为高电平（逻辑1）；当要 发送数据时，首先发1个低电平信号（逻辑0），此信号称为 “起 始位”，表示开始传输1帧数据。 数据位:起始位之后的位即数据位。数据位可以是5、6、7或8位 （不同计算机的规定不同），上图的数据位为8位。一般从最低 位开始传送，最高位在最后。 校验位:数据位之后的位为奇偶校验位（有的方式具有）。此位 可用于判别字符传送的正确性，其有3种可能的选择，即奇、偶、 无校验，用户可根据需要选择（在有的格式中，该位可省略）。 在80C51单片机中，此位还可以用来确定该帧字符信息的性质 （地址或数据）。 停止位:校验位后为停止位，用于表示1帧结束，用高电平（逻 辑1）表示。停止位可以是1.0,1.5或2位，不同计算机的规定有所 不同。
☆ SCON.1位TI——发送中断标志位。 在方式0中，发送完8位数据后，由硬件置位；在其他方式中， 在发送停止位之初由硬件置位。TI=1时，可申请中断，也可供软件 查询用。在任何方式中，都必须由软件来清除TI。 ☆ SCON.0位 RI——接收中断标志位。 在方式0中，接收完8位数据后，由硬件置位；在其他方式中， 在接收停止位的中间，由硬件置位。RI=1时，可申请中断，也可供 软件查询用。在任何方式中，都必须由软件清除RI。 SCON的低2位与中断有关。SCON的地址为98H，可以位寻址。 复位时，SCON的所有位均清0。 2.数据缓冲寄存器SBUF 数据缓冲寄存器SBUF实际上是2个寄存器：发送数据缓冲寄存 器和接收数据缓冲寄存器。接收与发送缓冲寄存器SBUF采用同一个 地址代码99H，其寄存器名亦同样为SBUF。CPU通过不同的操作命 令，区别这2个寄存器，所以不会因为地址代码相同而产生错误。当 CPU发出写SBUF命令时，即向发送缓冲寄存器中装载新的信息， 同时启动数据串行发送；当CPU发出读SBUF命令时，即读接收缓冲 寄存器的内容。
13.5 硬件连接及通信协议
13.5.1单片机与单片机间的通信
TXD RXD 80C51 GND RXD TXD 80C51 GND
TXD RXD 80C51
T1IN T1OUT MAX232A R2OUT R2IN
R1IN R1OUT MAX232A T2OUT T2IN GND
RXD TXD 80C51
80C51串行口主要由接收与发送缓冲寄存器SBUF、输入移位寄 存器以及串行控制寄存器SCON等组成。波特率发生器可以利用定 时器T1控制发送和接收的速率。SCON用于存放串行口的控制和状 态信息；发送数据缓冲寄存器SBUF用于存放准备发送出去的数据； 接收数据缓冲寄存器SBUF用于接收由外部输入到输入移位寄存器 中的数据。80C51串行口正是通过对上述专用寄存器的设置、检测 与读取来管理串行通信的。
进行串行通信的单片机的时钟相互独立；其时钟频率可以不相同； 在通信时不要求有同步时钟信号。由于异步通信是逐帧进行传输的， 各位之间的时间间隔应该相同，所以必须保证2个单片机之间有相同的 传送波特率。如果传送波特率不同，则时间间隔不同；当误差超过5％ 时，就不能正常进行通信。由于信息传输可以是随时不间断地进行的， 因而帧与帧之间的时间间隔可以是不固定的，间隙处为高电平。 由于异步通信每传送一帧有固定格式，通信双方只需按约定的帧 格式来发送和接收 数据，所以硬件结构比同步通信方式简单。此外，它还能利用校验位 检测错误，所以这种通信方式应用较广泛。在单片机中主要是采用异 步通信方式。 13.2.2 同步通信SYNC
99H
SBUF
发送
TXD 控制门
TH1 TL1 发送控制器 1 ÷16 0 SMOD 接收控制器
写SBUF
TI
去中断逻辑
≥1
T1溢出率 读SBUF SBUF
接收
÷2
RI RXD
移位寄存器
99H
8051串行口结构及SBUF
在进行串行通信时，外界数据通过引脚RXD（P3.0）输入。输 入数据首先逐位进入输入移位寄存器，由串行数据转换为并行数据， 然后再送入接收寄存器。在接收寄存器中采用了双缓冲结构，以避 免在接收到第2帧数据前，CPU未及时响应接收寄存器前一帧的中 断请求，没把前一帧数据读走，而造成2帧数据重叠的错误。在发 送时，串行数据通过引脚TXD（P3.1）输出。由于CPU是主动的， 因此不会产生写重叠问题，一般不需要双缓冲器结构。要发送的数 据通过发送控制器控制逻辑门电路逐位输出。
SCON SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI
串口工作寄存器
☆ SCON.7和SCON.6位 SM0和SM1——串行方式选择位
SM0 SM1 0 0 0 1 0 1 0 1 工作方式 方式0 方式1 方式2 方式3 功能描述 8位同步移位寄存器 10位UART 11位UART 11位UART 串行口4中工作方式 波特率 fosc/12 可变 fosc/64和fosc/32 可变
第十三章 串行口中断
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串行通信是CPU与外界交换信息的一种基本通信方式。 为了实现串行通信，绝大多数单片机都配置了UART串行 接口。
本章重点： ★串行通信原理 ★串行通信四种工作方式 ★单片机串行通信协议
13.1通讯方式概述
计算机与外界的信息交换称为通信。基本的通信方式有两种。 并行通信(parallel communication)：所传送数据的各位同时发送或 接收。在并行通信中，一个并行数据占多少位二进制数，就要多少根传 输线，这种方式的特点是通信速度快，但传输线多，价格较贵，适合近 距离传输。 串行通信(serial communication)：所传送数据的各位按顺序一位一 位地发送或接收。如图6.2串行通信仅需1～2根传输线，故在长距离传 输数据时比较经济，但由于它每次只能传送1位，所以传送速度较慢。
A机

13.5.2 单片机与PC机间的通信 单片机与PC间通讯分为直通和交叉连接两种方式：
TXD RXD GND 80C51
MAX232
2 3 5 单片机
交叉 连接
RXD TXD GND
2 3 5
PC机
单片机与PC机之间通讯方式
13.5.3 通信协议 是指在计算机之间进行数据传输时的一些约定，包括通信方 式、波特率、命令码的约定等。为保证计算机之间能准确、可靠 地通信，相互之间必须遵循统一的通信协议。在通信之前一定要 先设置好通信协议。 13.5.4 串行通讯程序流程图：
☆ SCON.5位 SM2——多机通信控制位。 在方式2和方式3中，SM2主要用于进行多机通信控制。当串行口以 方式2或方式3接收时，如果SM2=1，允许多机通信，且接收到第9位 RB8为0时，则RI不置1不接收主机发来的数据；如果SM2=1，且RB8为 1，则RI置1，产生中断请求，将接收到的8位数据送入SBUF。当SM2=0 时，不论RB8为0还是1，都将收到的8位数据送入SBUF，并产生中断。 在方式1中，当处于接收状态时，若SM2=1，则只有接收到有效的 停止位时，RI才置1。在方式0中，SM2应置0。 ☆ SCON.4位 REN——允许串行接收位。 REN=1时，允许接收；REN=O时，禁止接收。由软件置位或清除。 ☆ SCON.3位 TB8——发送数据的第9位(D8)。 在方式2或方式3中，根据需要由软件置位或复位。双机通信时，它 可约定作奇偶校验位；在多机通信中，可作为区别地址帧或数据帧的标 识位。一般由指令设定地址帧时，设TB8为1；而设定数据帧时，设 TB8为0。方式0和方式1中没用该位。 ☆ SCON.2位 RB8——接收数据的第9位(D8)。 在方式2或方式3中，RB8的状态与TB8相呼应，(如可以是约定的奇 偶校验位，也可以是约定的地址/数据标识位)。例如，当SM2=1时，如 果RB8为0，则说明收到的是数据帧。
主程序 设置波特率 启动定时器T1 设置串口工作方式 设置测试数据 开中断 踏步等待 中断服务 保护现场 N 接收中断吗？ Y RI清0，接收数据 N 是数据请求命令？ Y 数据更新、发送 现场恢复 返回