串行通信模块

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9.3.1 与USART模块相关的寄存器
1．发送状态兼控制寄存器：TXSTA 2．接收状态兼控制寄存器：RCSTA 3．USART发送缓冲寄存器： TXREG 4．USART接收缓冲寄存器 ：RCREG 5．PIE寄存器 6．PIR寄存器
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1．发送状态兼控制寄存器TXSTA
Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 CSRC TX9 TXEN SYNC - BRGH TRMT TX9D
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USART异步发送其结构示意图
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选择合适的波特率，对SPBRG进行初始 化； 置SYNC=0和SPEN=1，使其工作于异步 串行通信方式； 若需要中断，则置TXIE=1； 若要传送9位数据，则置TX9=1； 置TXEN=1，使USART工作在发送状态； 若需发送9位数据，则第9位应先写入 TXD9； 把待发送数据送入TXREG缓冲区，启动 发送；
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波特率时钟发生器示意图
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其波特率计算方式如下：
1．同步方式 波特率＝fosc/［4（N+1）］ N＝fosc/（4×波特率）-１ 注意， N 为 SPBRG 寄存器的初始值； BRGH 必须设置 为0，BRGH为1无用。 2．异步方式 BRGH=0时： 波特率＝fosc/［64（N+1）］ N＝fosc/（64×波特率）-１ BRGH=1时： 波特率＝fosc/［16（N+1）］ N＝fosc/（16×波特率）-１
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3、带地址检测的9位异步接收方式
主要由RSR移位寄存器，RCREG寄存器即波 特 率 发 生 器 BRG 组 成 。 工 作 过 程 如 下 ： 从 RC7/RX31引脚输入数据，在波特率时钟作用下， 一位一位移入 RSR 寄存器，一旦收到停止位， 就将收到的第9位数据分别装入RCREG和RX9D中， 并置 RCIF=1。再读取 RCREG 中的数据时，自动 将RCIF清零。
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Bit0/TX9D：发送数据的第 9 位，可作为奇偶 校验位。（使用9位数据格式）。 0：不发送9位数据； 1：发送9位数据帧。 Bit1/TRMT：发送移位寄存器状态位，只读。 0：发送移位寄存器正在发送数据； 1：发送移位寄存器已空。
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Bit2/BRGH：波特率控制位。 异步通信时：0：低速波特率发生模式； 1：高速波特率发生模式。 同步方式下，未用。 Bit4/SYNC：USART 同步 / 异步模式选择位。 0：选择异步通信模式（USAT）； 1：选择同步通信模式（USRT）。
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3、USART同步从动发送模式
USART 的同步从动方式和同步主控方式的 区别就是其时钟信号CK由外部提供，也就是由 对方提供，因此就是本机在睡眠状态下仍可进 行通信。
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4、USART同步从动接收模式
同步从动接收和同步主控接收的操作基本 上是一样的，只是当 CPU 处于休眠方式下有所 区别。另外，在从动接收方式下，没有用到 SREN位。
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2. 接收状态兼控制寄存器RCSTA
Bit7 SPEN
Bit6 RX9
Bit5 SREN
Bit4 Bit3 Bit2 CREN ADDEN FERR
Bit1 OERR
Bit0 RX9D
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Bit0/RX9D：使用9位数据格式时的第9位接收 数据位，可作奇偶校验位或标识位等。 Bit1/OERR：接收数据溢出错误位，只读。 0：未发生溢出错误； 1：发生了溢出错误。 Bit2/FERR：接收数据帧错误标志位，只读。 0：无帧格式错误； 1：当前接收的数据发生帧错误，读一次 RCREG寄存器该位将被更新。
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Bit5/SREN：单次接收使能控制位。 同步通信主模式式时： 0：禁止单次接收数据； 1 ：使能单次接收方式，当接收完一个数据后 自动清0。 异步通信时：该位不起作用。 Bit6/RX9：9位数据格式接收使能控制位。 0：选择8位数据格式接收； 1：选择9位数据格式接收。 Bit7/SPEN：串行通信端口使能控制位。 0：禁止串行端口工作； 1：允许串行端口工作。 此时，RC7和RC6作为USART的接收发送引脚。
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USART带地址检测９位异步接收结构图
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选择合适的波特率，对SPBRG进行初始化； 置SYNC=0和SPEN=1，使其工作在异步串行工 作方式； 若需要中断，则置RCIE=1； 若要收第9位数据，则置RX9=1； 置CREN=1，使USART工作在接收器方式； 当接收完成后，中断标志位RCIF被置1，如果 RCIE=1，则产生中断； 如果设定接收9位数据，则读RCSTA获取第9位 数据； 读RCREG中的8位数据； 如果发生接收错误，则通过把CREN清0来清除 错误；
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Bit3/ADDEN：地址检测使能位; 9位异步模式（RX9=1): 0 ：取消地址检测，接收所有字节并且第 9 位可作为奇 偶校验位； 1 ：启用地址检测，使能中断，当 RSR<8> 置 1 时装入接 收缓冲器； 8位异步模式（RX9=0)：此位不起作用； Bit4/CREN：数据连续接收使能位。 异步模式下： 0：禁止连续接收功能； 1：使能连续接收功能。 同步模式下： 0 ：禁止数据连续接收，将由 SREN 决定是否启动单次 数据接收。 1：使能数据连续接收，直到此位被清0。优于SREN位。
Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 对于波特率发生器产生波特率的定义值
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9.3.2 USART波特率发生器
USART 模块带有一个波特率发生器 BRG（ baud rate generator），用以产生串行传送 所需的时钟，它支持 USART 的同步方式和异步 方式。在异步方式下，BRGH位用来控制波特率。 在同步方式下， BRGH位不起作用。
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Bit5/TXEN：发送使能控制位。 0：关闭发送功能； 1：使能发送功能。
Bit6/TX9：发送数据长度选择位。 8 位数据 加 1 位校验或标识位（ 9 位数据使能控制 位）。 0：8位数据位发送； 1：9位数据发送。
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Bit7/CSRC：同步通信时钟源选择控制位。 同步模式下： 0：选择同步通信从模式（时钟来自外部 输入 信号）； 1：选择同步通信主模式（时钟来自内部 波特率发生器）。 异步模式下，未用。
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波特率发生器的逻辑结构如图 9-24 。其核 心实际是一个递减的８位二进制计数器，其计 数初始值是由寄存器 SPBRG 装入，在每次递减 计数器到达 00H 之后的下一个计数脉冲到来时 进行装入。系统时钟经过６位分频器后作为传 递计数器的计数脉冲，其分频比可以由 BRGH位 和SYNC位设定为１:４、１:16、或１:６４。
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2、USART同步主控接收模式
要使用 RSART 工作在同步主控接收模式时， 首先选择同步方式，然后把SREN位或CREN位置 位，即可进入同步主控接收状态，DT数据线上 的信号在时钟的下降沿被采样。如果 SREN＝1 ，仅接收一个字节。如果 CREN＝1，则可连续 地接收数据，直到CREN被清零为止。如果SREN 和CREN都被置位，则CREN状态优先于SREN状态， 进行连续接收。
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特别注意以下几点：
如 RSR 将数据装载到 RCREG 时， RCREG 内已有 1 个
数据，则产生数据传送溢出错误。 OERR 置位。 RSR中数据将不能装入RCREG； OERR 置 位 后 , RSR 不 会 接 收 新 的 数 据 。 只 有 将 OERR 清 0 后才能接收新数据。 OERR 清零的方法是 将CREN清零再置位； 如收到停止位为0，则FERR置位；
Bit5 RX5
Bit4 RX4
Bit3 RX3
Bit2 RX2
Bit1 RX1
Bit0 RX0
每次接收到的数据都可从该缓冲器读取出来的。
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5．SPBRG波特率控制寄存器
SPBRG 寄存器的设定值（0-255）与波特率成 反比关系。在同步方式下，波特率仅由该寄存器 来决定；而在异步方式下，则由 BRGH 位（ TXSTA 寄存器的bit2）和该寄存器共同确定。
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2、USART异步接收模式
主要是由接收移位寄存器 RSR和接收寄存 器RCREG 构成，串行信号从RC7／RX／DT引脚接 收，送入移位寄存器 RSR。一旦收到停止位， RSR 就将收到的 8 位数据装载到 RCREG 中。同时， RCIF置1，表示收到一个数据，当RCREG被读出 时RCIF被清零。
9.3 USART串行通信模块
PIC系列芯片中，片内除了含有同步串行 口 SSP（SPI，I2C）外，还有一个串行通信接 口 SCI。这是一个通用同步／异步收发器，简 称 USART，它是计算机最常用的通信接口之一。 USART可工作于如下三种方式：全双工异 步方式；半双工同步主控方式；半双工同步从 动方式。
源自文库33
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1、USART同步主控发送模式
USART 同步主控发送方式与异步发送方式 基本相同， USART 发送器的结构示意图如图 927 。 发 送 器 的 核 心 是 串 行 发 送 移 位 寄 存 器 (TSR)和发送寄存器TXREG。用户将要发送的数 据装入 TXREG，一旦 TSR 中空就会从 TXREG 中读 出要发送数据装入 TSR。同时， TXIF 被置位。 一旦 TXIF 置位后只有当有新的数据写入 TXREG 后，才能使 TXIF 清零。当 TSR 为空时 TRMT 置位， 所以通过TRMT可查询TSR是否为空。
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3．TXREG—USART发送缓冲寄存器
Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 TX7 TX6 TX5 TX4 TX3 TX2 TX1 TX0
每次发送的数据都是通过写入该缓冲器来实现的。
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4．RCREG—USART接收缓冲寄存器
Bit7 RX7
Bit6 RX6
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9.3.4 USART同步模式
USART 的同步模式是指进行通信双方之间， 除了有数据传输线以外，还有一条时钟专用线。 起着同步发送 / 接收的作用。在同步方式下， 数据格式可以使用 8位或9位。由于有专用的时 钟线同步，所以在串行字符中不再需要起始位 和停止位。在同步方式下只能工作在半双工方 式下。
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【例题】在某应用系统中，采用 4800 波特 进行异步通信。假设单片机时钟频率为 fosc＝ 20MHZ，低速方式（BRGH=0）。
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6.2.3 USART的异步模式
USART在异步模式下采用的数据格式为 l位 起始位、 8 位或 9 位数据位和 1 位停止位，无奇 偶校验码位（硬件不支持），常用的数据为 8 位。片内提供的8位波特率发生器BRG，可以利 用系统时钟信号产生标准的波特率频率。
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1、USART异步发送模式
USART 发送器主要是由发送移位寄存器 (TSR)、发送缓冲器 TXREG 构成。 USART 异步发 送过程如下：要发送的数据送入 TXREG 中，寄 存 器 TXREG 中 的 数 据 就 被 装 入 TSR。 一 旦 把 TXREG中的数据送入TSR，就将中断标志位TXIF 置位。TXIF置位后，不能用软件清除，只有在 下一个要发送的数据送入 TXREG 后 TXIF 才能复 位。