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第 ? 的串行接口
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设备1 计算机A CPU 网络设备A …….
信息交换称为通信
设备2 计算机B I/O设备 网络设备B …….
两个或多个实体之间的信息交换称为通信。
在计算机中基本的通信方式可分为并行通信与串行通信两种：
并行通信是指利用多根传输线将多位数据同时进行传送和接收。
串行通信是指利用一条传输线将数据一位一位地按顺序分别传输。
并行传输
9.1 串行通信基础
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为保证通信能顺利进行，发送方和接收方必须要共同遵守一些基本通信规程。这些规程包括：收发双方的同步方式、传输控制步骤、差错检验方式、数据编码、数据传输速度、通信报文格式及控制字符的定义等。通信规程在计算机网络中称为协议（Protocol）。
在串行通通信中按串行数据的同步方式，串行通信规程有两类： 同步（SYNC）通信：使用同步字符同步 异步（ASYNC）通信：利用字符的再同步
9.1.1 串行通信规程
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在异步通信中，数据通常是以字符（或字节）为单位组成字符帧传送的。发送端和接收端依靠字符帧格式和波特率来协调数据的发送和接收，
字符帧（Character Frame）： 字符帧由起始位、数据位、奇偶校验位、停止位和空闲位等五部分组成。
波特率（band rate）: 波特率的定义为每秒钟传送二进制数码的位数（也称比特数），单位通常为bps（bit per second），即位/秒。
无空闲位字符帧
有空闲位字符帧
1．异步通信（Asynchronous Communication）规程
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2．同步通信（Synchronous Communication）规程
同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式，以帧为传输单位，一次通信只传送一帧信息。根据控制规程分为：面向字符及面向比特两种。
面向字符型的数据格式
外同步：专用同步线路同步
内同步：数据帧内同步字符同步
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面向比特型的数据格式
根据同步数据链路控制规程（SDLC），面向比特型的数据一帧为单位传输，每帧由六个部分组成。 第一部分：开始标志7EH； 第二部分：一个字节的地址场； 第三部分：一个字节的控制场； 第四部分：需要传送的数据，数据都是位（bit）的集合； 第五部分：两个字节的循环校验码CRC； 第六部分：结束标志7EH 。
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1． 异步接收/发送器（UART） 具有异步通信功能的串行接口硬件，称之为异步接收/发送器，简称为UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）。
2． 串行通信的制式 1）单工（Simplex）方式：单向传输 2）半双工（Half Duplex）：分时双向传输 3）全双工（Full Duplex）方式：同时时双向传输
9.1.2 串行通信的制式
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调制与解调
9.1.3 串行通信中的调制解调器
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各种调制方法
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MCS-51内部有一个的可编程全双工串行通信接口，具有UART的全部功能。
9.2 MCS-51单片机的串行口
9.2.1 串行口的结构
1． 发送和接收电路
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2． 串行口控制寄存器 SCON 和PCON
串行口控制寄存器SCON
.SM0、SM1：为串行口方式选择位，用于控制串行口的工作方式。 ? 患拇嫫鱅/O，波特率固定为 fosc/12 ? T(1+8+1位)， 波特率可变,按公式计算 ? T(1+8+1+1位)，波特率固定=fosc /32或fosc /64 ? T(1+8+1+1位)，波特率可变，按公式计算
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.SM2：允许方式2和方式3进行多机通信控制位。 在方式0或方式1下，SM2不用，应设置为0。 在方式2或方式3下， 若SM2=0，串行口以单机发送或接收方式工作，TI和RI以正常方式被激活，但不会引起中断请求； 若SM2=1，接收到第9位数据(RB8)为1时激活RI，并向CPU请求中断。 .REN：允许串行接收控制位。REN=0，禁止接收；REN=1，允许接收。 .TB8：是工作在方式2和方式3时要发送数据的第9位。 .RB8：是工作在方式2和方式3时，接收到的第9位数据 .TI：发送结束中断标志位，用于指示一帧数据发送完否 ，CPU置位，用户复位。 .RI：接收中断标志位，用于指示一帧信息是否接收完。CPU置位，用户复位。
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电源控制寄存器PCON
.SMOD：串行口波特系数控制位。在方式1、2和3时下，当SMOD=1时，通信波特率可以提高一倍。
GF1，GF0：用户可自行定义使用的通用标志位 PD：掉电控制位 0：常规方式；1：掉电方式。 振荡器停振；片内RAM和SRF不变；程序停止；只有复位能退出掉电状态。 IDL：待机控制位 0：常规方式；1：待机方式。 振荡器继续振荡；中断，定时器，串口有效；片内RAM和SRF不变；程序停顿。 中断或复位能退出待机，继续执行程序。
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9.2.2 串行口的工作方式
1． 方式0（SM1=SM0=0） [8位移位寄存器I/O]
接收：串行数据由RXD逐位移入SBUF中,高位先进； TXD输出移位时钟，频率=fosc/12； ? I就自动置1；需要用户复位RI。 编程：JNB RI，$ CLR RI MOV A, SBUF
?接收前,务必先置位 REN=1 允许接收数据。
发送：SBUF中的串行数据由RXD逐位移出； TXD输出移位时钟，频率=fosc/12； 每送出8位数据 TI就自动置1；需要用户复位TI。 编程：MOV SBUF，A JNB TI，$ CLR TI
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2． 方式1（SM0=0，SM1=1） ? ]
接收：置REN=1后，当确认起始位有效后，开始接收本帧其余数据。在接收到第9数据位(即停止位)时，必须同时满足两个条件：RI=0和SM2=0或接收到的停止位为1，才能把接收到的8位字符存入SBUF中，把停止位送入RB8中，并使RI=1，若上述条件不满足，则这次收到的数据就被丢弃，不装入SBUF中。 接收中断标志RI必须由用户清零。 条件1：RI=0，SM2=0，应保证SBUF为空 条件2：SM2=0或接收到的停止位为1，保证接收到一帧数据
1位起始位，8位数据位，1位停止位。波特率可变。
发送：CPU执行一条SBUF写入指令MOV SBUF,A后，启动串行口开始发送数据。波特率由定时器T1控制，发送完一帧数据时，发送完一帧信息后，发送电路自动维持TXD为高电平，发送中断标志TI由硬件在发送停止位时置位。 发送中断标志TI必须由用户清零。
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3． 方式2和方式3 ? ]
接收：第9位有效数据位存放在SCON中的TB8中。满足接收有效字符的条件为：RI=0和SM2=0或收到的第9数据位为1，只有两个条件同时满足，接收数据有效，接收到的字符才能送入SBUF(接收)，第9数据位才能装入RB8中，并使RI=1；否则，这次收到的数据无效，接收的信息将丢失，RI也不置位，在一位时间后，0/1检测器检测到RXD引脚的负跳变，准备接收下一帧数据。 条件1： RI=0，应保证SBUF为空, 用户预先读走SBUF中信息 条件2：SM2=0或收到的第9数据位为1，用于多机通信
1位起始位，9位数据位，1位停止位。波特率可变。
发送：第9位有效数据位存放在SCON中的TB8中，执行MOV SBUF,A指令启动发送前，应把第9数据位预先装入SCON的TB8中。第9数据位装入指令： SETB TB8；TB8=1 CLR TB8；TB8=0
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串行口的通信波特率反映了串行传输数据的速率。收发双方的波特率必须一致。 MCS－51单片机串行口有4种工作方式，方式0和方式2的波特率固定不变，方式1和方式3的波特率可以变化，由定时器T1的溢出率决定。
1．方式0的波特率
方式0的波特率固定不变，为振荡频率的1/12。 方式0的波特率＝fosc/12 不受PCON寄存器中SMOD的影响。
2．方式2的波特率
工作方式2，波特率与PCON寄存器中的SMOD位的值有关。
SMOD=0 fosc/64 SMOD=1 fosc/32
9.2.3 串行口的通信波特率
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3． 方式1或方式3的波特率
这两种方式下，波特率由定时器T1的溢出率和SMOD决定。
当给出波特率后，T1定时工作时的初始值计算公式为：
定时器T1作波特率发生器时， T1的溢出率为：
n由定时器T1的工作方式决定： 方式0：n=13；方式1：n=16；方式2：n=8；通常使用方式2
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常用的波特率表
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9.3 MCS-51串行口的应用
9.3.1 串行口在方式0下的应用
方式0下的MCS-51的串行口，是一个移位寄存器，可实现并行输入串行输出和串行输入并行输出的转换。常用于I/O接口的扩展。
【例9-5】利用串行口扩展一个6位LED静态显示器。
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程序设计：假设：欲显示的6位数字(0~9)顺序存放在内部RAM 40H开始的单元中，编写一个子程序DISP完成6位数字的显示。
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9.3.2 串行口在其他方式下的应用
【例9-6】甲乙两台8031单片机进行串行通信。设甲乙两机的晶振频率均为12MHz。（1）确定串行口在方式2下，可用的波特率；（2）在方式2下，采用查询控制方式，将甲机片内RAM40H~5FH单元的数据，串行发送到乙机片内RAM60~7FH单元中。
解：（1）fosc=12MHz，MCS-51的串行口在方式2下，波特率有两种： 波特率1=fosc/32=12MHz/32=375000bps（SMOD=1）； 波特率2=fosc/64=12MHz/64=187500bps（SMOD=0）； （2）由于方式2是10位的异步串行通信方式，数据位只有8位，如果传输的数据也是8位，则不能进行校验。此处选择375000bps的波特率。
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程序流程图
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甲机发送程序：
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乙机接收程序：