特殊功能寄存器SCON和PCON-AT89S51单片机的串行口

之单片机原理第七章AT89S51单片机的串行口第7章-AT89S51单片机的串行口-2-7.1串行口的结构7.2串行口的4种工作方式7.3多机通信7.4波特率的制定方法7.5串行口的应用本章主要内容第7章-AT89S51单片机的串行口-3-内容概要串行口的基本工作原理与串行口有关的特殊功能寄存器串行口的4种工作方式串行口多机通信的工作原理双机串行通信的软件编程串行口为全双工的通用异步收发（UART）。全双工就是两个单片机之间串行数据可同时双向传输。异步通信，就是收、发双方使用各自的时钟控制发送和接收过程，这样可省去收、发双方的一条同步时钟信号线，连接简单且易实现。第7章-AT89S51单片机的串行口-4-7.1串行口的结构第7章-AT89S51单片机的串行口-5-7.1串行口的结构有两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF（属于特殊功能寄存器），可同时发送、接收数据。发送缓冲器只能写入不能读出接收缓冲器只能读出不能写入两个缓冲器共用一个字节地址（99H）。控制寄存器共有两个：特殊功能寄存器SCON和PCON。第7章-AT89S51单片机的串行口-6-7.1.1串行口控制寄存器SCON6字节地址98H，可位寻址，位地址为98H-9FH。格式如图7-2所示。第7章-AT89S51单片机的串行口-7-SCON中各位的功能（1）SM0、SM1—串行口4种工作方式选择位第7章-AT89S51单片机的串行口-8-SCON中各位的功能（2）SM2—多机通信控制位多机通信是在方式2和3下进行。①串口以方式2或方式3接收时如果SM2=1：则只有当接收到的第9位数据（RB8）为“1”时，才使RI置“1”，产生中断请求，并将接收到的前8位数据送入SBUF。如果接收到的第9位数据（RB8）为“0”时，则将接收到的前8位数据丢弃。如果SM2=0：则不论第9位数据是1还是0，都将前8位数据送入SBUF中，并使RI置1，产生中断请求。第7章-AT89S51单片机的串行口-9-SCON中各位的功能（2）SM2—多机通信控制位②在方式1时，如果SM2=1，则只有收到有效的停止位时才会激活RI。③在方式0时，SM2必须为0。第7章-AT89S51单片机的串行口-10-SCON中各位的功能（3）REN—允许串行接收位由软件置“1”或清“0”。REN=1，允许串行口接收数据。REN=0，禁止串行口接收数据。（4）TB8—发送的第9位数据方式2和方式3，TB8是要发送的第9位数据，其值由软件置“1”或清“0”。在双机串行通信时，一般作为奇偶校验位使用；在多机串行通信中用来表示主机发送的是地址帧还是数据帧，TB8=1为地址帧，TB8=0为数据帧。第7章-AT89S51单片机的串行口-11-SCON中各位的功能（5）RB8—接收的第9位数据方式2和方式3，RB8存放接收到的第9位数据；在方式1，如SM2=0，RB8是接收到的停止位；在方式0，不使用RB8。（6）TI—发送中断标志位方式0，串行发送的第8位数据结束时TI由硬件置“1”；在其他方式中，串行口发送停止位的开始时置TI为“1”。TI=1，表示一帧数据发送结束。CPU响应中断后，在中断服务程序中向SBUF写入要发送的下一帧数据。TI必须由软件清“0”。第7章-AT89S51单片机的串行口-12-SCON中各位的功能（7）RI—接收中断标志位方式0时，接收完第8位数据时，RI由硬件置“1”；在其他工作方式中，串行接收到停止位时，该位置“1”。RI=1，表示一帧数据接收完毕，并申请中断，要求CPU从接收SBUF取走数据。该位的状态也可供软件查询。RI必须由软件清“0”。SCON的所有位都可进行位操作清“0”或置“1”。第7章-AT89S51单片机的串行口-13-7.1.2特殊寄能寄存器PCON字节地址为87H，不能位寻址。第7章-AT89S51单片机的串行口-14-PCON中各位的功能仅最高位SMOD与串口有关，其他各位的功能已在第2章的节电工作方式一节中作过介绍。SMOD：波特率选择位。例如，方式1的波特率计算公式为方式1波特率=定时器T1的溢出率当SMOD=1时，要比SMOD=0时的波特率加倍，所以也称SMOD位为波特率倍增位。SMOD232第7章-AT89S51单片机的串行口-15-7.2串行口的4种工作方式方式0方式1方式2方式34种工作方式由特殊功能寄存器SCON中SM0、SM1位定义。第7章-AT89S51单片机的串行口-16-7.2.1方式0方式0为同步移位寄存器输入/输出方式。该方式并不用于两个AT89S51单片机之间的异步串行通信，而是用于串行口外接移位寄存器，扩展并行I/O口。8位数据为一帧，无起始位和停止位，先发送或接收最低位。波特率固定，为fosc/12。第7章-AT89S51单片机的串行口-17-1、方式0发送（1）方式0发送过程当CPU执行一条将数据写入发送缓冲器SBUF的指令时，产生一个正脉冲，串行口开始把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，中断标志位TI置“1”。第7章-AT89S51单片机的串行口-18-1、方式0发送（2）方式0发送应用举例外接串入并出移位寄存器74LS164扩展的并行输出口第7章-AT89S51单片机的串行口-19-1、方式0发送（2）方式0发送应用举例通过串行口外接8位串行输入并行输出移位寄存器74LS164，扩展两个8位并行输出口。方式0发送时，串行数据由P3.0（RXD端）送出，移位脉冲由P3.1（TXD端）送出。在移位脉冲的作用下，串行口发送缓冲器的数据逐位地从P3.0串行移入74LS164中。第7章-AT89S51单片机的串行口-20-2、方式0接收（1）方式0接收过程方式0接收，REN为串行口允许接收控制位，REN=0，禁止接收；REN=1，允许接收。当向SCON寄存器写入控制字（设置为方式0，并使REN位置1，同时RI=0）时，产生一个正脉冲，串行口开始接收数据。引脚RXD为数据输入端，TXD为移位脉冲信号输出端，接收器以fosc/12的固定波特率采样RXD引脚的数据信息，当接收完8位数据时，中断标志RI置1，表示一帧数据接收完毕第7章-AT89S51单片机的串行口-21-2、方式0接收第7章-AT89S51单片机的串行口-22-2、方式0接收（2）方式0接收应用举例图7-8扩展74LS165作为并行输入口第7章-AT89S51单片机的串行口-23-2、方式0接收（2）方式0接收应用举例图7-8为串行口外接两片8位并行输入串行输出的寄存器74LS165扩展两个8位并行输入口的电路。当74LS165的S/端由高到低跳变时，并行输入端的数据被置入寄存器；当S/=1，且时钟禁止端（第15脚）为低电平时，允许TXD（P3.1）串行移位脉冲输入，这时在移位脉冲作用下，数据由右向左方向移动，以串行方式进入串行口的接收缓冲器中。LL第7章-AT89S51单片机的串行口-24-2、方式0接收TXD（P3.1）作为移位脉冲输出与所有75LS165的移位脉冲输入端CP相连；RXD（P3.0）作为串行数据输入端与74LS165的串行输出端QH相连；P1.0与S/相连，用来控制74LS165的串行移位或并行输入；74LS165的时钟禁止端（第15脚）接地，表示允许时钟输入。当扩展多个8位输入口时，相邻两芯片的首尾（QH与SIN）相连。L第7章-AT89S51单片机的串行口-25-7.2.2方式1方式1为双机串行通信方式，如图所示。当SM0、SM1=01时，串行口设为方式1的双机串行通信。TXD脚和RXD脚分别用于发送和接收数据。第7章-AT89S51单片机的串行口-26-7.2.2方式1方式1一帧数据为10位，1个起始位（0），8个数据位，1个停止位（1），先发送或接收最低位。帧格式如图所示。方式1为波特率可变的8位异步通信接口。波特率由下式确定：方式1波特率=定时器T1的溢出率SMOD为PCON寄存器的最高位的值（0或1）SMOD232第7章-AT89S51单片机的串行口-27-1、方式1发送方式1输出时，数据位由TXD端输出。当CPU执行一条数据写SBUF的指令，就启动发送。第7章-AT89S51单片机的串行口-28-1、方式1发送图中TX时钟的频率就是发送的波特率。发送开始时，内部发送控制信号SEND变为有效，将起始位向TXD脚（P3.0）输出，此后每经过一个TX时钟周期，便产生一个移位脉冲，并由TXD引脚输出一个数据位。8位数据位全部发送完毕后，中断标志位TI置1。第7章-AT89S51单片机的串行口-29-2、方式1接收方式1接收时（REN=1），数据从RXD（P3.1）引脚输入。当检测到起始位的负跳变，则开始接收。第7章-AT89S51单片机的串行口-30-2、方式1接收接收时，定时控制信号有两种，一种是接收移位时钟（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，频率是RX时钟的16倍。即以波特率的16倍速率采样RXD脚状态。当采样到RXD端从1到0的负跳变时就启动检测器，接收的值是3次连续采样（第7、8、9个脉冲时采样）取两次相同的值，以确认起始位（负跳变）的开始，较好地消除干扰引起的影响。第7章-AT89S51单片机的串行口-31-2、方式1接收当确认起始位有效时，开始接收一帧信息。每一位数据，也都进行3次连续采样（第7、8、9个脉冲采样），接收的值是3次采样中至少两次相同的值。第7章-AT89S51单片机的串行口-32-2、方式1接收当一帧数据接收完毕后，同时满足以下两个条件，接收才有效。（1）RI=0，即上一帧数据接收完成时，RI=1发出的中断请求已被响应，SBUF中的数据已被取走，说明“接收SBUF”已空。（2）SM2=0或收到的停止位=1（方式1时，停止位已进入RB8），则将接收到的数据装入SBUF和RB8（装入的是停止位），且中断标志RI置“1”。若不同时满足两个条件，收的数据不能装入SBUF，该帧数据将丢弃。第7章-AT89S51单片机的串行口-33-7.2.3方式2方式2和方式3，为9位异步通信接口。每帧数据为11位，1位起始位0，8位数据位（先低位），1位可程控为1或0的第9位数据和1位停止位。方式2、方式3帧格式如图7-13所示。方式2波特率=foscSMOD264第7章-AT89S51单片机的串行口-34-1、方式2发送发送前，先根据通信协议由软件设置TB8（奇偶校验位或多机通信的地址/数据标志位），然后将要发送的数据写入SBUF，即启动发送。TB8自动装入第9位数据位，逐一发送。发送完毕，使TI位置“1”。第7章-AT89S51单片机的串行口-35-1、方式2发送【例7-1】方式2发送在双机串行通信中的应用下面的发送中断服务程序，以TB8作为奇偶校验位，偶校验发送。数据写入SBUF之前，先将数据的偶校验位写入TB8（设第2组的工作寄存器区的R0作为发送数据区地址指针）。第7章-AT89S51单片机的串行口-36-1、方式2发送PIPTI：PUSHPSW；现场保护PUSHAccSETBRS1；选择第2组工作寄存器区CLRRS0CLRTI；发送中断标志清“0”MOVA，@R0；取数据MOVC，P；校验位送TB8，采用偶校验MOVTB8，C；P=1，校验位TB8=1；P=0，校验位TB8=0MOVSBUF，A；A数据发送，同时发TB8INCR0；数据指针加1POPAcc；恢复现场POPPSWRETI；中断返回第7章-AT89S51单片机的串行口-37-2、方式2接收SM0、SM1=10，且REN=1时，以方式2接收数据。数据由RXD端输入，接收11位信息。当位检测逻辑采样到RXD的负跳变，判断起始位有效，便开始接收一帧信息。在接收完第9位数据后，需满足以下两个条件，才能将接收到的数据送入SBUF（接收缓冲器）。（1）RI=0，意味着接收缓冲器为空。（2）SM2=0或接收到的第9位数据位R