51手记之规范51—串行口
1.串行通讯根本方法：异步通讯和同步通讯
1).异步通讯方法——以“字符”为单位进行传送
用一帧表明一个字符,一个字符包含4个部分
开端位1位有用
数据位5–8位
奇偶校验位1位
中止位1位、1位半、2位“1”有用
在异步通讯时，通讯两边有必要事前约好
①字符格局。两边要事前约好数据位的位数、奇偶校验方法及开端位和中止位的位数;
例如：用ASCⅡ码通讯，有用数据为7位，加一个奇偶校验位、一个开端位和一个中止位共10位。当然中止位也能够大于1位。
②波特率（Baud rate）。波特率便是传送速率，即每秒传送的二进制位数。单位为bit/s或波特。
2).同步通讯方法
异步通讯因为要在每个数据前后附加开端位、中止位，每发送一个字符约有20%的附加数据，占用了传输时刻，降低了传送功率
同步通讯则去掉每个数据的开端位和中止位，把要发送的数据按次序连接成一个数据块，在数据块的最初附加1～2个同步字符，
在数据块的结尾加过失校验字符。同步通讯的数据格局如图7-2所示。在数据块内部，数据与数据之间没有空隙。
要求：发送和接纳两边要坚持彻底同步，所以，要求发送和接纳设备有必要运用同一时钟。
处理办法：
关于近距离通讯：选用在传输线中添加一根时钟信号线来处理。
关于远距离通讯：通过解调器从数据流中提取同步信号，用锁相技能完结收、发频率彻底相同的时钟信号。
如上所述，异步通讯技能较为简略，运用规模广；同步通讯传输速率高，适用于高速率、大容量的数据通讯，但硬件杂乱。
2.串行通讯数据传输方法
单工方法：数据传送是单向的，一端为发送另一端为接纳，只需一条数据线。
半双工方法：数据传送是双向的，A→B，B→A，同一时刻只能做一个方向传送，只需一条数据线。
全双工方法：数据传送是双向的，A、B两头可一起发送，又可一起接纳，需两根数据线。
MCS-51系列单片机有一个全双工的串行口
1.串行口结构
组成：发送数据缓冲器：只能写入，不能读出
接纳数据缓冲器：只能读出，不能写入
发送操控器
输出操控门
接纳操控器
输入移位寄存器
两个专用寄存器SCON：寄存串行口的操控和状况信息
PCON：改动串行通讯波特率
发送缓冲器和接纳缓冲器两个用同一符号SBUF，地址99H，用指令判别选哪个
MOV SBUF，A写入；MOV A，SBUF读出
2.工作方法
串行口有4种工作方法，由SCON中的SM0:SM1来界说。方法0时，SM2位(多机通讯操控位)有必要为0。
1)方法0
发送数据缓冲器：只能写入，不能读出
同步移位寄存器输入输出方法，常用于外接移位寄存器，以扩展并行I/O口。
RXD引脚——串行输入/输出
TXD引脚——输出同步移位脉冲
8位数据为一帧，不设开端位和中止位，先发送或接纳最低位。
波特率固定为fosc/12。
①发送
当CPU履行一条将数据写入发送缓冲器SBUF的指令时，发生一个正脉冲，串行口即把SBUF中的8位数据以fosc/12的固定波特率从RXD引脚串行输出，低位在先, TXD引脚输出同步移位脉冲，发送完8位数据置“1”中止标志位TI。
②接纳
方法0接纳时，REN为串行口接纳答应接纳操控位，REN=0，制止接纳。REN=1，答应接纳。当CPU向串行口的SCON寄存器写入操控字(置为方法0，并置“1”REN位，一起RI=0)时，发生一个正脉冲，串行口即开端接纳数据。
引脚RXD为数据输入端，TXD为移位脉冲信号输出端，接纳器也以fosc/12的固定波特率采样RXD引脚的数据信息，当接纳到8位数据时置“1”中止标志RI。表明一帧数据接纳结束，可进行下一帧数据的接纳。
2)方法1
8位异步收发通讯。用于数据的串行发送和接纳。TXD脚和RXD脚别离用于发送和接纳数据。
方法1收发一帧的数据为10位，1个开端位(0)，8个数据位，1个中止位(1)，先发送或接纳最低位。
①发送
方法1输出时，数据位由TXD端输出，
当CPU履行一条数据写发送缓冲器SBUF的指令，就发动发送。图中TX时钟的频率便是发送的波特率。发送开端时，内部发送操控信号变SEND*变为有用，将开端位向TXD输出。
尔后，每通过一个TX时钟周期，便发生一个移位脉冲，并由TXD输出一个数据位。8位数据位悉数发送结束后，置“1”中止标志位TI，然后SEND*信号失效。
②接纳
条件REN=1；数据从RXD(P3.0)引脚输入。当检测到开端位的负跳变时，则开端接纳。
守时操控信号有两种(如图所示)，一种是接纳移位时钟(RX时钟)，它的频率和传送的波特率相同。另一种是位检测器采样脉冲，它的频率是RX时钟的16倍。也便是在1位数据期间，有16个采样脉冲，以波特率的16倍的速率采样RXD引脚状况，当采样到RXD端从1到0的跳变时就发动检测器，选用三中取二的准则，接纳的值是3次接连采样(第7、8、9个脉冲时采样)取其间两次相同的值，以承认是否是真实的开端位(负跳变)的开端。
当一帧数据接纳结束今后，有必要一起满意以下两个条件，这次接纳才真实完结。
a.RI=0，即上一帧数据接纳完结时，RI=1宣布的中止请求已被呼应，SBUF中的数据已被取走，阐明“接纳SBUF”已空。
b.SM2=0或收到的中止位=1(方法1时，中止位已进入RB8)，则收到的数据装入SBUF和RB8(RB8装入中止位)，且置“1”中止标志RI。
若这两个条件不一起满意，收到的数据不能装入SBUF，该帧数据将丢掉。
方法1波特率=(2SMOD/32)×守时器T1的溢出率=(2SMOD/32)/(256-TL1)
3)方法2
9位异步通讯接口。每帧数据均为11位，1位开端位0，8位数据位(先低位)，1位可程控的第9位数据和1位中止位。
方法2波特率=(2SMOD/64)×fosc
①发送
发送前，先依据通讯协议由软件设置TB8(例如，双机通讯时的奇偶校验位或多机通讯时的地址/数据的标志位)。
②接纳
REN=1。数据由RXD端输入，接纳11位信息。当位检测逻辑采样到RXD引脚从1到0的负跳变，并判别开端位有用后，便开端接纳一帧信息。在接纳器完第9位数据后，需满意以下两个条件，才能将接纳到的数据送入SBUF。
a.RI=0，意味着接纳缓冲器为空。
b.SM2=0或接纳到的第9位数据位RB8=1时。
当上述两个条件满意时，接纳到的数据送入SBUF(接纳缓冲器)，第9位数据送入RB8，并置“1”RI。若不满意这两个条件，接纳的信息将被丢掉。
4)方法3
方法3为波特率可变的9位异步通讯方法，除波特率外，方法3和方法2相同。
方法3波特率=(2SMOD/32)×守时器T1的溢出率=(2SMOD/32)/(256-TL1)
3.多机通讯
串行口用于多机通讯时有必要运用方法2或方法3。
由单片机构成的多机体系，常选用总线型主从式结构：在多个单片机组成的体系中，只要一个是主机，其他是从机，主机发送的信息可被各从机接纳，而各从机发送的信息只要主机接纳，从机与从机之间不能相互直接通讯。
主机的RXD与一切从机的TXD端相连，TXD与一切从机的RXD端相连。
多机通讯的完结，主要靠主、从机正确地设置与判别多机通讯操控位SM2和发送、接纳的第9位数据（TB8或RB8）。
1)多机通讯原理
串行口操控寄存器SCON中的SM2位便是满意这一条件而设置的多机通讯操控位。
在串行口以方法2(或方法3)接纳时：
若SM2=1，表明答应多机通讯，这时呈现两种或许状况:
①接纳到的第9位数据为1时，数据才装入SBUF，并将中止标志RI置“1”，向CPU宣布中止请求;
②接纳到的第9位数据为0时，则不发生中止标志，信息将扔掉。
若SM2=0，则接纳的第9位数据不论是0仍是1，都发生RI=1中止标志，接纳到的数据装入SBUF中。
当主机给从机发送信息时，要依据发送信息的性质来设置TB8，
发送地址信号时，设置TB8=1，
发送数据或指令时，设置TB8=0。
当从机的SM2为1时，该从机只接纳地址帧（RB8位为1），对数据帧（RB8位为0）不予理睬。
而当SM2为0时，该从机接纳一切发来的信息。
2)多机通讯进程
①令一切从机的SM2方位1，使它们处于只接纳地址帧的状况(即从机复位);
②主机发送一帧地址信息，其间包含8位地址，第9位（即TB8）为1，以表明发送的是地址；
③从机接纳到地址帧后，各自中止CPU，把接纳到的地址与其本机地址作比较；
④地址相符的从机对SM2清0，预备接纳主机发来的数据/指令。地址不符的从机仍保持SM=1不变，对主机发来的数据帧不予理睬，直到主机发来新的地址帧；
⑤主机发送数据或操控信息（第9位为0）给被寻址的从机；
⑥被寻址的从机，因SM=0，能够接纳主机发送过来的一切数据。当从机接纳数据结束时，置位SM2，回来接纳地址帧状况（复位状况）；
⑦当主机需改为与其他从机通讯时，可再宣布地址帧来呼叫其他从机。
