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C51单片机————串行接口

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1.引文

计算机和外界的信息交换叫做通信。

串行和并行

基本的通信方式分为2种：串行和并行
串行通信：这种通信方式发送/接收数据是一位一位按顺序（bit）的进行传输的（相当于公路的单行道吧！）

传输线多（每次多传一位就多一根线）、价格贵、适合近距离的传输、传输速度快

并行通信：发送/接收数据可以是多位同时传输的（到底是多少位一起传输，要看硬件设备了）

传输线只需要1到2根就可以、便宜、远距离传输、但是速度慢（别人一次传几个，你一次传一个你说慢不慢）

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同步和异步

这个怎么区分呢？
根据帧信息的格式区分的！
同步：我的理解就是通信的双方拥有相同的时间线，严格按照此时间线进行通信
1. 通信的数据格式是 ：同步字符–连续的数据–校验字节
2. 速度高于异步，硬件结构高
异步：可以看做不同时间轴的操作
1. 通信的数据格式是 ：一帧数据为11位的帧格式：起始位–数据8位–校验位-停止位 （1帧==11位）

通俗点的理解：
大家都买过衣服吧！在商场去买和在某宝上买就像同步和异步操作。
在商场买衣服，需要选衣服，选了衣服后让服务员帮你包好，然后结束自己带回家，这个过程是连续的。
在某宝上呢？你只是需要选衣服、下单然后就等着收快递了，虽然衣服还没有送到家，但是你买衣服的任务已经完成了。商家接到你的订单后，就会加紧安排送货，当然这一切已经跟你无关了，你已经支付完成，想什么就能去干什么了。
额。。。好像也不通俗。。。

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通信方向

单工传送：单行道，数据只可以朝着一个方向！
半双工：可以双向传送的车道，但是两个方向不可同时使用（不能同时发送接收）
全双工：双向传送的车道，可同时发送接收。

2.串行通信的任务

串行接口就在这儿起作用了？
CPU处理并行数据的，让他处理串行数据的话就需要串行接口的帮忙了！CPU还要遵守串行通信的协议（通信双方都需要遵守的约定，约定有：数据格式、同步方式、传送步骤、检查/纠错的方式、控制符的定义。。。）

串行接口的任务：

1. 数据的处理（不同的串行通信有不同的数据格式）
2. 并行数据和串行数据的转换
3. 数据的传输速度
4. 传输的错误检测（奇偶校验位、校验码。。。）

串行接口的类型：

串行通信接口Serial Communication Interface：设备之间互联接口，互相之间距离较长 串行扩展接口Serial Expand Interface： SPI IIC。。。

Baud rate | bps | Band width：

Baud rate波特率：单位时间里传输的二进制代码有效位数 bps比特率：单位时间里传输的码元个数 Band width带宽：
1. 模拟信号中：带宽是信号所占频率
2. 数字信号里：带宽是传送数字信号速率

单片机中波特率和比特率数值上相同（一个状态对应一个1或0）

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3.单片机串行口结构和工作原理

51单片机的串行口：可编程、全双工。
1. 可作为UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）
2. 同步移位器
3. 帧格式：8位、10位、11位
4. 可设置波特率 SBUF：发送和接收的数据缓冲区
SOCN：串行口控制寄存器 （98H）
PCON：电源控制寄存器 （87H）
TI：发送中断标志位 （方式0：发送结束硬件置1 发送前软件置0）
RI：接收中断标志位 （方式0：发送结束硬件置1 发送前软件置0）
TXD： P3.1引脚，发送数据口
RXD： P3.0引脚，接收数据口

发送和接收SBUF可同时发送接收（它们在物理上独立的）但是它们公用 SFR地址99H。
发送时：data 写入SBUF ，经过TXD发出
接收时：存储RXD接收到的数据

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（1）SCON 串行口控制寄存器（地址98h）

SCON （98H） SM0
SM1 SM2
REN TB8
RB8 TI
RI 方式选择
多机通信控制
串行接收允许 欲发的第九位
欲收的第九位 发送中有无中断
接收中有无中断 有四种方式0、1、2、3
方式2、3时候用
0禁止、1允许 方式2、3中
方式2、3中 软件清零 硬件置一
软件清零 硬件置一

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（2）PCON 串行口控制寄存器（地址87h）

PCON （78H） SMOD
X X
X GF1
GF0 PD
IDL 波特率加倍位
X X
X 通用标志位 掉电方式位 待机方式位 1加倍、0不加倍
X X
X 用户可作为软件使用标志 1激活掉电工作方式 1激活待机工作方式

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4.单片机串行口工作方式

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方式0： 方式0 ：移位寄存器IO方式 TXD：移位数据IO RXD：移位时钟IO 波特率 = fosc / 12 8位 数据为一帧，不设置其实和停止位，从最低位开始发送 发送过程：（1）.写SBUF（2）.8位数据发完，TI=1（3）.发送下一数据 接收过程：（1）.REN=1（2）.8位数据收完，RI=1（3）.读SBUF 功能：（1）短距离单片机之间数据传输（2）扩展输出接口 。。。

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方式1： 方式1：波特率可变10位异步通信方式 TXD：串行数据发送端 RXD：串行数据接收端 波特率 :baudrate=2SMOD32∗(T1的溢出率)" role="presentation">baudrate=2SMOD32∗(T1的溢出率)$$baudrate={\displaystyle \frac{2^{SMOD}}{32}}\ast (T1的溢出率)$$ 波特率 :baudrate=2SMOD32∗fosc12∗（256−X）" role="presentation">baudrate=2SMOD32∗fosc12∗（256−X）$$baudrate={\displaystyle \frac{2^{SMOD}}{32}}\ast {\displaystyle \frac{fosc}{12\ast （256-X）}}$$ >> X为T1的计数初值 T1工作在方式2（这是计数器的工作方式哈） 10位 数据为一帧，从最低位开始发送 起始位和停止位是自动插入的 使用了T1计数器

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方式2： 方式2：波特率固定11位异步通信方式 TXD：串行数据发送端 RXD：串行数据接收端 波特率固定 :baudrate=2SMOD∗fosc64" role="presentation">baudrate=2SMOD∗fosc64$$baudrate={\displaystyle \frac{2^{SMOD}\ast fosc}{64}}$$ 11位 数据为一帧，从最低位开始发送 起始位和停止位是自动插入的 第九个数据是TB8、RB8（分别是发送和接收）位提供的

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方式3： 方式3：波特率可变11位异步通信方式 （数据格式同方式2、波特率计算同方式1） TXD：串行数据发送端 RXD：串行数据接收端 波特率可变同方式1 :baudrate=2SMOD32∗fosc12∗（256−X）" role="presentation">baudrate=2SMOD32∗fosc12∗（256−X）$$baudrate={\displaystyle \frac{2^{SMOD}}{32}}\ast {\displaystyle \frac{fosc}{12\ast （256-X）}}$$ >> X为T1的计数初值 T1工作在方式2（这是计数器的工作方式哈） 11位 数据为一帧，从最低位开始发送 起始位和停止位是自动插入的 第九个数据是TB8、RB8（分别是发送和接收）位提供的

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5.单片机串行口编程

编程要点：
1. 波特率计算
2. 控制字填写
3. 两种工作方式选择（查询和中断）
4. 两方波特率一致，可约定某一个标志字符作为发送数据的开始（多机通信中，标志字符就是各分机的地址）

• 查询方式：
  发送程序：发数据— 查询TI — 发送下一个数据（先发后查）
  接收程序：查询RI—读数据—查询RI—读下一个数据（先查后收）
• 中断方式：
  发送程序：发数据—等待中断 — 发送下一个数据
  接收程序：等待中断，在中断中再接收下一个数据
  

两种方式中都要注意清TI、RI

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ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030H MAIN: MOV TMOD,#20H ;TMOD设置 T1方式二 MOV TH0 ,#3cH; TL0 = #0b0H; ;初值 MOV SCON,#40H ;SCON设置 串行方式1 MOV R0,#20h ;发送的数据缓冲区起始地址 MOV R7,#32 ;发送的数据个数 SETB TR1 ;启动定时器，TRx = 1 SETB EA ;中断总开关 SETB ET1 ;定时器0 允许中断 LOOP： MOV SBUF,@R0;发送的数据放到缓冲区 JNB TI,$ ; TI==0 死循环 CLR TI ;软件清零 INC R0 ;下一个数据 DJNZ R7,LOOP;是否发完 HERE:AJMP HERE END ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030H MAIN: MOV TMOD,#20H ;TMOD设置 T1方式二 MOV TH0 ,#3cH; TL0 = #0b0H; ;初值 MOV SCON,#50H ;串行方式1 可接收REN MOV R0,#20h ;发送的数据缓冲区起始地址 MOV R7,#32 ;发送的数据个数 SETB TR1 ;启动定时器，TRx = 1 SETB EA ;中断总开关 SETB ET1 ;定时器0 允许中断 LOOP：JNB RI,$ ;RI ==0 死循环 CLR RI ;软件清零 MOV @R0,SBUF;发送的数据放到缓冲区 INC R0 ;下一个数据 DJNZ R7,LOOP;是否发完 HERE:AJMP HERE END

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如有错误！请多多包含，方便的话留个言！我好马上修改。