串行口及其通信

9.1.4 串行通信的过程及通信协议
一、串并转换与设备同步
两个通信设备在串行线路上成功地实现通信必须解决两 个问题：即串并转换和设备同步。 1、串并转换
2、设备同步
设备同步对通信双方有两个共同要求： 通信双方必须采用统一的编码方法； 通信双方必须能产生相同的传送速率。
二、串行通信协议
通信协议是对数据传送方式的规定，包括数据格式定义 和数据位定义等。通信双方必须遵守统一的通信协议。串行 通信协议包括同步协议和异步协议两种。异步协议包括： 1、数据格式：数据位、奇偶校验位、停止位约定 5、波特率设置 6、握手信号约定
同步字符的插入可以是单同步字符方式或双同步字符 方式，然后是连续的数据块。同步字符可以由用户约定， 当然也可以采用ASCII码中规定的SYNC代码，即16H。按 同步方式通信时，先发送同步字符，接收方检测到同步字 符之后，即准备接收数据。
三、波特率（Baud rate） 波特率，即数据传送速率，表示每秒钟传送二进制代码的 位数，它的单位是B/S。波特率对于CPU与外界的通信是很重 要的。 异步通信的传送速率在50B/S~19200B/S之间，常用于计算 机到终端机和打印机之间的通信、直通电报以及无线电通信的 数据发送等。
9.1.3 异步通信和同步通信
一、异步通信 在异步通信中，数据是一帧一帧（包括一个字符代码或一 字节数据）传送的，每一帧数据的格式如下所示：
二、同步通信
同步通信中，数据开始传送前用同步字符来指示（常 约定1个~2个），并由时钟来实现发送端和接收端同步，即 检测到规定的同步字符后，下面就连续按顺序传送数据， 直到通信告一段落。 为了保证接收工作正确无误，发送方除了传送数据外， 还要同时传送时钟信号。 同步传送可以提高传送速率（达56KB/S或更高），但 硬件比较复杂。 同步传送时，字符与字符之间没有间隙，也不用起始 位和停止位，仅在数据开始时用同步字符SYNC来指示，其 数据格式如下图所示：
（2）串行通信 串行通信指数据是一位一位按顺序传送的通信方式。它 的突出优点是只需一对传输线，这样就大大地降低了传输成 本，特别适用于远距离通信；其缺点是传送速度较低。 下图为两种方式的连接图：
9.1.2 串行通信的传输方式 串行通信的传送方向通常有三种： （1）单向（或单工）配置，只允许数据向一个方向传送。 （2）半双向（或半双工）配置，允许数据向两个方向中的任 一方向传送，但每次只能有一个站点发送。 （3）全双向（或全双工）配置，允许同时双向传送数据。 串行通信传输方式如下图所示。
9.2
串行口及应用
9.2.1 8051串行口 一、结构 结构如下图所示：
9.2
串行口及应用
9.2.1 8051串行口
一、结构
二、串行口控制字及控制寄存器 SCON(98H)、PCON（87H） 1、SCON（98H）：可位寻址 D7 D6 D5 D4 D3 D2
SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8
9.1 串行通信基本知识
9.1.1 数据通信 1、什么是通信？ 计算机的CPU与外部设备之间、计算机与计算机之间的信 息交换称为通信。 2、通信方式 串行通信和并行通信。如果距离小于30米可采用并行通信 方式；当距离大于30米时采用串行通行方式。 （1）并行通信 并行通信是指数据的各位同时进行传送（发送或接收）的 通信方式。其优点是传送速度快；缺点是数据有多少位，就需 要有多少根传送线。因此并行通信在位数多、传送距离又远时 就不太适合了。
3、串行口方式2、3： 11位通用异步接口
收发一帧数据的格式为1位起始位，8位数据位、 1位可编程第9位和1位停止位。在接收时，第9位进入 SCON的RB8。 RXD——发送数据端，TXD——接受数据端 方式2波特率固定；方式3波特率可变
1、串行口方式0：同步移位寄存器输入/输出方式
以8位数据为一帧，不设起始位和停止位，先发送最低位。。 RXD——为数据，TXD——为移位脉冲， 波特率为fosc/12
方式0常用于扩展并行I/O口，其扩展电路如下：
2、串行口方式1： 10位通用异步接口
收发一帧数据的格式为1位起始位，8位数据位、 1位停止位，在接收时，停止位进入SCON的RB8。 RXD——发送数据端，TXD——接受数据端 波特率可变
D1
TI
D0
RI
（1）SM0和SM1 串行口工作方式选择位，共有四种选择方式。
SM0
0
SM1
0
工作方式
方式0
说明
同步移位寄存器
波特率
Fosc/12
0
1 1
1
0 1
方式1
方式2 方式3
10位异步收发
11位异步收发 11位异步收发
由定时器控制
Fosc/32 fosc/64 由定时器控制
(2)SM2——多机通信控制位，主要用于方式2和方式3 当SM2=1时，允许多机通讯。多机通讯协议规定，第9 位数据（D8）为1，说明本帧数据为地址帧，若第9位数据为 0，则本帧为数据帧。 若SM2=0，则不属于多机通讯情况，则接收一帧数据后， 不管第9位数据是0还是1，都置RI=1，接收到的数据装入 SBUF中。 （3）REN——允许接收控制位 由软件置1或清0，只有当REN=1时才允许接收。 （4）TB8——发送数据的第9位（D8）装入TB8中。在方式2、 3中由编程设定，在方式0、1中没用。
2、PCON（87H）
电源控制寄存器PCON中只有SMOD位与串行口工作有 关。
2、PCON（87H）
D7
SMOD
SMOD（P源自文库ON.7）——波特率倍增位。在串行口方式1、2、3 时，波特率和2SMOD成正比，即SMOD=1时，波特率提高一倍。复 位时，SMOD=0。
三、串行通信工作方式
串行口方式0、方式1、方式2和3的帧格式：
（5）RB8——接收数据的第9位 在方式2、3中，接收到的第9位数据放在RB8中，它或 是奇偶校验位，或为地址/数据标志位；在方式1中，若 SM2=0，RB8中存放的是已接收到的停止位，在方式0中该 位没用。 （6）TI——发送中断标志 该位在一帧数据发送完时被置位，中断响应时不会自 动清0，必须由软件清0。 （7）RI——接收中断标志