第6章串行接口09
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接收操作：当RI=0，软件置REN为1时，串行口采样RXD， 确认串行数据的起始位后开始接收一帧数据，直到停止位 的到来。若SM2初始清零，则接收到停止位后硬件置RI=1， 可以从SBUF中读取接收数据；若SM2初始置1，则只有接收 到有效停止位后硬件置RI=1。
6.3.3 方式2和方式3 11位异步通信接口。发送或接收一帧信息包括l位起 始位“0” 、8位数据位、1位可编程位TB8/RB8和1位停 止位“1”。 方式2波特率与SMOD有关，方式3波特率取决于T1溢出 率。 发送操作：发送前，先根据通信协议由软件设置TB8 （如作奇偶校验位或地址／数据标识位），然后执行任 何一条以SBUF作为目的寄存器的写指令即启动发送器， 同时TB8自动装到发送移位寄存器的第9位位置上 ，从 TXD端输出一帧数据 ，发送完毕，TI标志=1。 多机通信中，TB8=1为地址帧； TB8=0为数据帧。
图6-2 一种11位异步通信的帧格式
2 . 同步通信SYNC 用一同步字符来指示通信的开始（常约定1～ 2个），以实现发送端和接收端的同步 。
图6-3 一种同步通信的帧格式 6.1.2 串行通信的数据传送速率 在串行通信中数据传送速率的单位用波特率 （Baud rate）表示，其意义是每秒钟传送多少 位二进制数。
RECV： MOV CLR SETB JNB MOV CLR RET TMOD，# data RI REN RI， $ A，SBUF RI
6.2.2 串行口寄存器 1)串行口的接收／发送缓冲区SBUF：是两个独立 的物理空间，只能字节寻址。 2)串行口控制寄存器SCON ：串行口工作方式的 设置和数据传输的控制，可位寻址。
在方式1中，当处于接收时，若SM2＝1，则只有收 到有效的停止位时，RI才置1。 在方式0中，SM2应置0。 REN：允许串行接收位。由软件置位或清除。REN＝1 时，允许接收；REN＝0时，禁止接收。 TB8：发送数据的第9位。在方式2或方式3中，根据需 要由软件置位或复位。在多机通信中可作为区别地址 帧或数据帧的标识位，一般约定地址帧时TB8为1，数 据帧时TB8为0。双机通信时它可作奇偶校验位。 RB8：接收数据的第9位。在方式2或方式3中，双机通 信是奇偶位，多机通信是地址／数据标识位。 TI：发送中断标志位。发送完一帧数据后由硬件置位， 必须由软件来清除 。 RI：接收中断标志位。接受完一帧数据后由硬件置位， 必须由软件来清除 。
接收操作：先置位REN为1，使串行口处于允许接收 状态，同时还要将RI清0。在满足这个条件的前提下， 再根据SM2的状态和所接收到的RB8的状态决定是否 会使RI置1，并申请中断，接收数据。 当SM2＝0时，不管RB8为0还是为1,RI都置1，此 串行口将接收发来的信息。 当SM2＝1，且RB8为l时，表示在多机通信情况 下，接收的信息为地址帧，此时RI置1。串行口将接 收发来的地址。 当SM2＝1，且RB8为0时，表示接收的信息为数 据帧，但不是发给本从机的，此时RI不置1，因而 SBUF中所接收的数据帧将丢失。
解：根据波特率计算T1的时间常数，T1工作在方式2。 设SMOD=0，已知波特率2400，由（2）式计算出T1的 时间常数 X=F4H
甲机发送子程序 SENT： MOV TMOD，＃20H MOV TL1，＃0E8H MOV TH1，＃0E8H SETB TR1 MOV SCON，＃0C0H MOV PCON，＃00H MOV R0，＃50H MOV R7，＃l0H
6.2.4 波特率的设置 1）方式0和方式2的波特率 在方式0时，每个机器周期发送或接收一位数 据，因此波特率固定为时钟频率的1／12 。
2 SMOD 64
方式2的波特率＝
百度文库
× f osc
2） 方式1和方式3的波特率 方式1和方式3 方式l和方式3的波特率由定时器T1的溢出率与SMOD值 SMOD 决定 2 方式1和方式3的波特率＝ × T1溢出率 32 定时器T1作波特率发生器使用时，通常是选用 自动重装载方式，即方式2。在方式2中，TL1作计 数用，而自动重装载的值放在TH1内，设计数初值 为X，那么每过256-X个机器周期，定时器1就会产 生一次溢出。为了避免因溢出而产生不必要的中断， 此时应禁止T1中断。
例3、由AT89S51作为甲机和乙机的双机异步通信的连接 线路见图6-9。已知fOSC ＝11.0592MHz，采用定时器1 方式2作波特率发生器，波特率要求为2400，则定时器 初始预置值TH1＝TL1＝0F4H 。 编程把甲机片内RAM 40H～4FH单元中的数据块从串行口输出到乙机，并存 入乙机片外300H～30FH单元。接收过程中要求判奇偶 校验标志RB8。若出错置F0标志为1；若正确置F0标志 为0，然后返回，要求采用工作方式3发送和接收。
SM0 SM0 0 0 1 1
SM1 SM1 0 1 0 1
SM2
REN
TB8 功能
RB8
TI
RI 波特率
工作方式 方式0 方式1 方式2 方式3
fosc/12 8位同步移位寄存器 10位UART 可设置 11位UART fosc/64和fosc/32 11位UART 可设置
SM0、SM1：串行方式选择位
6.3.4 多机通信
图6-6多机通信连接图
6．4 串行口应用举例
例1、用并行输入8位移位寄存器74HC165扩展8位并
行输入口。编程实现从8位扩展口读入10个字节数据， 并把它们转存到内部RAM的60H～69H中。 解：在此采用74HC165与单片机相接实现I/O口扩展， 单片机与74HC165的具体接线图见图6-7。
图6-8 利用串行口扩展输出接口
按题意编程如下： ST: MOV SCON，＃00H ；设串行口方式0 MOV A，＃55H ；二极管间隔点亮初值 LP2：MOV R0，＃2 ；输出口字节数 CLR P1.0 ；对74HC164清零，熄灭发光二极管 SETB P1.0 ；允许数据串行移位 LP1： MOV SBUF，A ；启动串行口发送 JNB TI，＄ ；等待一帧发送结束 CLR TI ；清串行口发送中断标志 DJNZ R0，LP1 ；判预定字节数发送完否 LCALL DEL2s ；调延时2s子程序（略） CPL A ；交替点亮二极管 SJMP LP2 ；循环显示
并行通信与串行通信 并行通信：所传送数据的各位同时发送或接收 。 串行通信：所传送数据的各位按顺序一位一位地发送或接收。
图6-1基本通信方式图示
6.1.1 同步通信和异步通信方式
1 . 异步通信ASYNC
数据或字符是以固定的帧格式一帧（Frame）一帧 地传送 ，从起始位、数据位到停止位就构成 完 整的一帧，不同的 系统定义有不同的帧格式。
6．2
6.2.1
80C51串行口简介 80C51串行口简介
串行口结构与工作原理
80C51的串行口是一个可编程的全双工 串行通信接口，通过软件编程它可以做通 用异步接收和发送器UART（Universal Asynchronous Receiver／Transmitter）， 也可做同步移位寄存器用。其帧格式可设 置8位、10位或11位，并能设置不同的波特 率 。
6.1.3
串行通信的方式
单工：只允许单方向传送，只需一条数据线。 半双工 ：接收和发送分时双向进行，只需一条数据线。 全双工 ：甲、乙两机之间数据的发送和接收可以同时 进行，通信必须使用二根数据线 。
图6-4
通信方式示意图
6.1.4 通信协议 计算机之间进行数据传输时的一些约定，包括通信方 式、帧格式、波特率、命令码的约定等 。
图 6－5 串行口结构框图
串行口组成：两个数据缓冲寄存器SBUF、一个输 入移位寄存器、波特率发生器以及串行控制寄存 器SCON等组成 。 串行口的接收发送操作：首先对串行口初始化。 发送时CPU写SBUF ，一方面修改发送寄存器，同 时启动数据串行发送到TXD端，发送完毕后置标 志位TI；接受时置允许接收位才开始接受操作， 接受完毕置位RI，这时CPU可以读SBUF，即读接 收到的数据。
第6章 UART串行接口 UART串行接口
教学目的：了解80C51系列单片机UART串行接口的结 构、原理及应用；能够采用查询方式进行串行通信。 教学重点：1. UART串行接口的工作原理； 2. UART串行接口的4种工作方式的编 程、应用。 教学难点：1 .多机通信方式 2. 波特率值的设置
6．1 串行通信概述
图6-7 利用串行口扩展输入接口
按题意编程如下： MOV R7，＃10 MOV R0，＃60H RCV0： CLR P1．0 SETB P1．0 MOV SCON，＃10H JNB RI，＄ CLR RI MOV A，SBUF MOV ＠R0，A INC R0 DJNZ R7，RCV0 … … …
3） 电源控制寄存器PCON PCON的最高位SMOD是串行口波特率倍 增位。当SMOD＝1时，波特率加倍，复位 时，SMOD＝0 。直接地址为87 H，不可 位寻址。 － SMOD － －
6.2.3 80C51的帧格式 80C51的帧格式
80C51串行口通过编程可设置4种工作方式，三 种帧格式。 方式0以8位数据为一帧，不设起始位和停 止位，先发送或接收最低位。 方式1以10位为一帧传输，设有一个起始位 “0”，8个数据位和一个停止位“1”。 方式2和3以11位为一帧传输，设有1个起始 位“0”，8个数据位，1个可编程位（第九数据 位）D8和1个停止位“1”。
溢出周期为：
12 (256 X ) FOSC
波特率为溢出周期之倒数，所以
FOSC 2 SMOD 波特率 = × 32 12 × (256 X )
f OSC × (SMOD + 1) T 1时常数 X = 256 波特率 × 384
（1） （2）
6．3 串行通信工作方式
6.3.1 方式0 用作同步移位寄存器，以8位数据为一帧， 发送/接收低位在先，数据由RXD（P3.0）端输 . 入或输出，同步移位脉冲由TXD（P3.l）端送 . 出，波特率固定为 fosc／12。这种方式常用 于扩展I／O 口。
；设置读入字节数 ；设片内RAM指针 ；允许并行置入数据 ；允许串行移位 ；设串行口方式0 并启动接收 ；等待接收一帧数据 ；清接收中断标志 ；取缓冲器数据 ；保存数据 ；判是否已读入预定的字节数 ；对读入数据进行处理
例2．用两片8位串入并出移位寄存器74HC164扩展16 ．用两片8位串入并出移位寄存器74HC164扩展16 位输出接口。图6 是利用74HC164（也可选用其他同 位输出接口。图6-8是利用74HC164（也可选用其他同 样功能的CMOS器件）扩展的16位发光二极管接口电路。 样功能的CMOS器件）扩展的16位发光二极管接口电路。 编程使这16个发光二极管交替为间隔点亮状态，循环 编程使这16个发光二极管交替为间隔点亮状态，循环 交替时间为2 交替时间为2秒钟。
SM2：在方式2和方式3中主要用于多机通信控制。当串行 口以方式2或方式3 接收时，若SM2＝1，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；若SM2＝1，且RB8为1时，RI置“1”，并 将接收到的8位数据送SBUF。若SM2＝0时，则不 论RB8为0还是为1，都将收到的8位数据送入SBUF 中，并置RI为“1” 。
发送操作：数据写入发送缓冲寄存器SBUF （99H），串行口即把数据以设定的波特率从 TXD端送出（低位在前）， 发送完后置中断标 志TI=1。 MOV TMOD, #data MOV SBUF, #data JNB TI, $ CLR TI RET
接收操作：REN是串行口接收器允许接收控制位。 当RI=0，软件置REN为1时，即开始从RXD端以设定 的波特率输入数据（低位在前）， 当接收到数据 时，置中断标志RI=1。
6.3.2 方式1 串行口为10位通用异步接口。数据帧格式为l位起 始位“0”，8位数据位和1位停止位“1” 。波特率 由指令设置，T1溢出率决定。 发送操作：当数据写入发送缓冲器SBUF时，就启 动发送器发送数据从引脚TXD端输出。当发送完一 帧数据后，TI标志=1，并申请中断，通知CPU可以 发送下一个数据。
6.3.3 方式2和方式3 11位异步通信接口。发送或接收一帧信息包括l位起 始位“0” 、8位数据位、1位可编程位TB8/RB8和1位停 止位“1”。 方式2波特率与SMOD有关，方式3波特率取决于T1溢出 率。 发送操作：发送前，先根据通信协议由软件设置TB8 （如作奇偶校验位或地址／数据标识位），然后执行任 何一条以SBUF作为目的寄存器的写指令即启动发送器， 同时TB8自动装到发送移位寄存器的第9位位置上 ，从 TXD端输出一帧数据 ，发送完毕，TI标志=1。 多机通信中，TB8=1为地址帧； TB8=0为数据帧。
图6-2 一种11位异步通信的帧格式
2 . 同步通信SYNC 用一同步字符来指示通信的开始（常约定1～ 2个），以实现发送端和接收端的同步 。
图6-3 一种同步通信的帧格式 6.1.2 串行通信的数据传送速率 在串行通信中数据传送速率的单位用波特率 （Baud rate）表示，其意义是每秒钟传送多少 位二进制数。
RECV： MOV CLR SETB JNB MOV CLR RET TMOD，# data RI REN RI， $ A，SBUF RI
6.2.2 串行口寄存器 1)串行口的接收／发送缓冲区SBUF：是两个独立 的物理空间，只能字节寻址。 2)串行口控制寄存器SCON ：串行口工作方式的 设置和数据传输的控制，可位寻址。
在方式1中，当处于接收时，若SM2＝1，则只有收 到有效的停止位时，RI才置1。 在方式0中，SM2应置0。 REN：允许串行接收位。由软件置位或清除。REN＝1 时，允许接收；REN＝0时，禁止接收。 TB8：发送数据的第9位。在方式2或方式3中，根据需 要由软件置位或复位。在多机通信中可作为区别地址 帧或数据帧的标识位，一般约定地址帧时TB8为1，数 据帧时TB8为0。双机通信时它可作奇偶校验位。 RB8：接收数据的第9位。在方式2或方式3中，双机通 信是奇偶位，多机通信是地址／数据标识位。 TI：发送中断标志位。发送完一帧数据后由硬件置位， 必须由软件来清除 。 RI：接收中断标志位。接受完一帧数据后由硬件置位， 必须由软件来清除 。
接收操作：先置位REN为1，使串行口处于允许接收 状态，同时还要将RI清0。在满足这个条件的前提下， 再根据SM2的状态和所接收到的RB8的状态决定是否 会使RI置1，并申请中断，接收数据。 当SM2＝0时，不管RB8为0还是为1,RI都置1，此 串行口将接收发来的信息。 当SM2＝1，且RB8为l时，表示在多机通信情况 下，接收的信息为地址帧，此时RI置1。串行口将接 收发来的地址。 当SM2＝1，且RB8为0时，表示接收的信息为数 据帧，但不是发给本从机的，此时RI不置1，因而 SBUF中所接收的数据帧将丢失。
解：根据波特率计算T1的时间常数，T1工作在方式2。 设SMOD=0，已知波特率2400，由（2）式计算出T1的 时间常数 X=F4H
甲机发送子程序 SENT： MOV TMOD，＃20H MOV TL1，＃0E8H MOV TH1，＃0E8H SETB TR1 MOV SCON，＃0C0H MOV PCON，＃00H MOV R0，＃50H MOV R7，＃l0H
6.2.4 波特率的设置 1）方式0和方式2的波特率 在方式0时，每个机器周期发送或接收一位数 据，因此波特率固定为时钟频率的1／12 。
2 SMOD 64
方式2的波特率＝
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× f osc
2） 方式1和方式3的波特率 方式1和方式3 方式l和方式3的波特率由定时器T1的溢出率与SMOD值 SMOD 决定 2 方式1和方式3的波特率＝ × T1溢出率 32 定时器T1作波特率发生器使用时，通常是选用 自动重装载方式，即方式2。在方式2中，TL1作计 数用，而自动重装载的值放在TH1内，设计数初值 为X，那么每过256-X个机器周期，定时器1就会产 生一次溢出。为了避免因溢出而产生不必要的中断， 此时应禁止T1中断。
例3、由AT89S51作为甲机和乙机的双机异步通信的连接 线路见图6-9。已知fOSC ＝11.0592MHz，采用定时器1 方式2作波特率发生器，波特率要求为2400，则定时器 初始预置值TH1＝TL1＝0F4H 。 编程把甲机片内RAM 40H～4FH单元中的数据块从串行口输出到乙机，并存 入乙机片外300H～30FH单元。接收过程中要求判奇偶 校验标志RB8。若出错置F0标志为1；若正确置F0标志 为0，然后返回，要求采用工作方式3发送和接收。
SM0 SM0 0 0 1 1
SM1 SM1 0 1 0 1
SM2
REN
TB8 功能
RB8
TI
RI 波特率
工作方式 方式0 方式1 方式2 方式3
fosc/12 8位同步移位寄存器 10位UART 可设置 11位UART fosc/64和fosc/32 11位UART 可设置
SM0、SM1：串行方式选择位
6.3.4 多机通信
图6-6多机通信连接图
6．4 串行口应用举例
例1、用并行输入8位移位寄存器74HC165扩展8位并
行输入口。编程实现从8位扩展口读入10个字节数据， 并把它们转存到内部RAM的60H～69H中。 解：在此采用74HC165与单片机相接实现I/O口扩展， 单片机与74HC165的具体接线图见图6-7。
图6-8 利用串行口扩展输出接口
按题意编程如下： ST: MOV SCON，＃00H ；设串行口方式0 MOV A，＃55H ；二极管间隔点亮初值 LP2：MOV R0，＃2 ；输出口字节数 CLR P1.0 ；对74HC164清零，熄灭发光二极管 SETB P1.0 ；允许数据串行移位 LP1： MOV SBUF，A ；启动串行口发送 JNB TI，＄ ；等待一帧发送结束 CLR TI ；清串行口发送中断标志 DJNZ R0，LP1 ；判预定字节数发送完否 LCALL DEL2s ；调延时2s子程序（略） CPL A ；交替点亮二极管 SJMP LP2 ；循环显示
并行通信与串行通信 并行通信：所传送数据的各位同时发送或接收 。 串行通信：所传送数据的各位按顺序一位一位地发送或接收。
图6-1基本通信方式图示
6.1.1 同步通信和异步通信方式
1 . 异步通信ASYNC
数据或字符是以固定的帧格式一帧（Frame）一帧 地传送 ，从起始位、数据位到停止位就构成 完 整的一帧，不同的 系统定义有不同的帧格式。
6．2
6.2.1
80C51串行口简介 80C51串行口简介
串行口结构与工作原理
80C51的串行口是一个可编程的全双工 串行通信接口，通过软件编程它可以做通 用异步接收和发送器UART（Universal Asynchronous Receiver／Transmitter）， 也可做同步移位寄存器用。其帧格式可设 置8位、10位或11位，并能设置不同的波特 率 。
6.1.3
串行通信的方式
单工：只允许单方向传送，只需一条数据线。 半双工 ：接收和发送分时双向进行，只需一条数据线。 全双工 ：甲、乙两机之间数据的发送和接收可以同时 进行，通信必须使用二根数据线 。
图6-4
通信方式示意图
6.1.4 通信协议 计算机之间进行数据传输时的一些约定，包括通信方 式、帧格式、波特率、命令码的约定等 。
图 6－5 串行口结构框图
串行口组成：两个数据缓冲寄存器SBUF、一个输 入移位寄存器、波特率发生器以及串行控制寄存 器SCON等组成 。 串行口的接收发送操作：首先对串行口初始化。 发送时CPU写SBUF ，一方面修改发送寄存器，同 时启动数据串行发送到TXD端，发送完毕后置标 志位TI；接受时置允许接收位才开始接受操作， 接受完毕置位RI，这时CPU可以读SBUF，即读接 收到的数据。
第6章 UART串行接口 UART串行接口
教学目的：了解80C51系列单片机UART串行接口的结 构、原理及应用；能够采用查询方式进行串行通信。 教学重点：1. UART串行接口的工作原理； 2. UART串行接口的4种工作方式的编 程、应用。 教学难点：1 .多机通信方式 2. 波特率值的设置
6．1 串行通信概述
图6-7 利用串行口扩展输入接口
按题意编程如下： MOV R7，＃10 MOV R0，＃60H RCV0： CLR P1．0 SETB P1．0 MOV SCON，＃10H JNB RI，＄ CLR RI MOV A，SBUF MOV ＠R0，A INC R0 DJNZ R7，RCV0 … … …
3） 电源控制寄存器PCON PCON的最高位SMOD是串行口波特率倍 增位。当SMOD＝1时，波特率加倍，复位 时，SMOD＝0 。直接地址为87 H，不可 位寻址。 － SMOD － －
6.2.3 80C51的帧格式 80C51的帧格式
80C51串行口通过编程可设置4种工作方式，三 种帧格式。 方式0以8位数据为一帧，不设起始位和停 止位，先发送或接收最低位。 方式1以10位为一帧传输，设有一个起始位 “0”，8个数据位和一个停止位“1”。 方式2和3以11位为一帧传输，设有1个起始 位“0”，8个数据位，1个可编程位（第九数据 位）D8和1个停止位“1”。
溢出周期为：
12 (256 X ) FOSC
波特率为溢出周期之倒数，所以
FOSC 2 SMOD 波特率 = × 32 12 × (256 X )
f OSC × (SMOD + 1) T 1时常数 X = 256 波特率 × 384
（1） （2）
6．3 串行通信工作方式
6.3.1 方式0 用作同步移位寄存器，以8位数据为一帧， 发送/接收低位在先，数据由RXD（P3.0）端输 . 入或输出，同步移位脉冲由TXD（P3.l）端送 . 出，波特率固定为 fosc／12。这种方式常用 于扩展I／O 口。
；设置读入字节数 ；设片内RAM指针 ；允许并行置入数据 ；允许串行移位 ；设串行口方式0 并启动接收 ；等待接收一帧数据 ；清接收中断标志 ；取缓冲器数据 ；保存数据 ；判是否已读入预定的字节数 ；对读入数据进行处理
例2．用两片8位串入并出移位寄存器74HC164扩展16 ．用两片8位串入并出移位寄存器74HC164扩展16 位输出接口。图6 是利用74HC164（也可选用其他同 位输出接口。图6-8是利用74HC164（也可选用其他同 样功能的CMOS器件）扩展的16位发光二极管接口电路。 样功能的CMOS器件）扩展的16位发光二极管接口电路。 编程使这16个发光二极管交替为间隔点亮状态，循环 编程使这16个发光二极管交替为间隔点亮状态，循环 交替时间为2 交替时间为2秒钟。
SM2：在方式2和方式3中主要用于多机通信控制。当串行 口以方式2或方式3 接收时，若SM2＝1，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；若SM2＝1，且RB8为1时，RI置“1”，并 将接收到的8位数据送SBUF。若SM2＝0时，则不 论RB8为0还是为1，都将收到的8位数据送入SBUF 中，并置RI为“1” 。
发送操作：数据写入发送缓冲寄存器SBUF （99H），串行口即把数据以设定的波特率从 TXD端送出（低位在前）， 发送完后置中断标 志TI=1。 MOV TMOD, #data MOV SBUF, #data JNB TI, $ CLR TI RET
接收操作：REN是串行口接收器允许接收控制位。 当RI=0，软件置REN为1时，即开始从RXD端以设定 的波特率输入数据（低位在前）， 当接收到数据 时，置中断标志RI=1。
6.3.2 方式1 串行口为10位通用异步接口。数据帧格式为l位起 始位“0”，8位数据位和1位停止位“1” 。波特率 由指令设置，T1溢出率决定。 发送操作：当数据写入发送缓冲器SBUF时，就启 动发送器发送数据从引脚TXD端输出。当发送完一 帧数据后，TI标志=1，并申请中断，通知CPU可以 发送下一个数据。