串口工作原理知識點匯總

理論概念

不同型號的單片機使用的串口不同，根據(jù)需求選擇相應(yīng)的單片機，在有些場合如果單片機如果沒有需要的串行通信接口，則可以通過單片機的I/O口進行模擬。

全雙工UART（異步串行通信接口）

UART有兩種工作狀態(tài)：

同步串行通信狀態(tài)：速率高，硬件電路復(fù)雜，需要同時使用兩條信號線，所以只能使用單工方式或半雙工方式工作。

異步串行通信狀態(tài)：方式簡單，傳輸速率不高，應(yīng)用廣泛，方便與其他通信標準進行銜接。

異步傳輸工作方式：

傳輸效率較低，起始位，校驗位，停止位占用的位較多

數(shù)據(jù)格式：

同步傳輸工作方式：

雙方同時使用兩條通信線：

一條用于產(chǎn)生時鐘并要求發(fā)送和接受的雙方必須保持完全同步（一般情況下，時鐘信號由發(fā)送端提供）。另一條用于傳送數(shù)據(jù)。如果需要雙向數(shù)據(jù)傳輸，需要再多添加兩條通信線（MCS-51不支持同時的雙向數(shù)據(jù)同步傳輸，只能使用分時復(fù)用）。除了用于通信外，同步方式還可以用于I/O口的擴展，與74LS164聯(lián)合使用時擴展成輸出口，與74LS165聯(lián)合使用時擴展成輸入口。因為沒有附加起始位和停止位，所以傳輸效率較高，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)出錯，所有的數(shù)據(jù)都需要重新傳輸，大量數(shù)據(jù)一次性傳輸時錯誤的概率較高。遠距離通信時，通過調(diào)試解調(diào)從數(shù)據(jù)流中提取同步信號，用鎖相的技術(shù)使接收方得到與發(fā)送方相同的時鐘信號。時鐘信號線與數(shù)據(jù)線分離可以實現(xiàn)高效率、大容量的數(shù)據(jù)通信。

數(shù)據(jù)格式：

使用方式

使用的寄存器：

串行接口寄存器 SCON：規(guī)定了串行通信的方式和功能，可以選擇通信模式/允許接收/檢查狀態(tài)位

電源控制寄存器 PCON

SMOD = 0 波特率為原值；

SMOD為1 波特率提高一倍。

只有SMOD位對串口通信有影響

注：該寄存器不能進行位尋址，只能整字節(jié)操作。

工作方式：

p.s.：UART有一個接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，當上一個字節(jié)未被處理時下一個字節(jié)收入緩沖區(qū)。但如果在下一個字節(jié)接收完畢時前一字節(jié)還未處理，則上一個字節(jié)會被覆蓋掉。因此軟件必須在下一個字節(jié)接收完畢之前處理上一個字節(jié)（當連續(xù)發(fā)送字節(jié)時也是如此）。

用途：可以用來和某些具有8位串行口的EEPROM器件通信

原理：

RXD從低位開始收發(fā)數(shù)據(jù)，TXD從發(fā)送同步移位脈沖。

向SBUF寫入字節(jié)時開始發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送完畢后TI位置位。

置位REN時，開始接收數(shù)據(jù)，接收完8位數(shù)據(jù)后RI位置位。

方式1：10位數(shù)據(jù)的異步通信口，波特率可變（與T1的溢出率有關(guān)）。RXD為數(shù)據(jù)接收，TXD為數(shù)據(jù)發(fā)送。

數(shù)據(jù)幀格式：

原理：

軟件置REN為1時，接收器選擇波特率為16倍速率采樣RXD引腳電平，當檢測到RXD引腳輸入電平發(fā)生負跳變（1-》0）說明起始位有效，移入輸入移位寄存器并開始接收這一幀信息的其余位。需要手動清零

接收過程中，數(shù)據(jù)從輸入移位寄存器右邊移入，起始位移至輸入移位寄存器最左邊時，控制電路進行最后一次移位。當RI=0且SM2=0（或接收到的停止位為1）時，接收到的9位數(shù)據(jù)的前8位裝入接收SBUF，第9位（停止位）進入RB8并置RI=1，向CPU請求中斷。RI需要手動清零

波特率計算裝入TH1的初值：

p.s. SMOD=0時，K=1；SMOD=1時，K=2；

代碼示例：

1 #include 2 main（） 3 { 4 TMOD = 0x20; 5 SM0 = 0; 6 SM1 = 1; 7 REN = 1; 8 PCON = 0; 9 TH1 = 0xFD; //253=256-（1*11.0592*10^6）/（384*9600） 10 TL1 = 0xFD; 11 TR1 = 1; 12 P1 = SBUF; 13 while（！RI）; 14 RI = 0; 15 SBUF = P1; 16 while（！TI）; 17 TI = 0; 18 }

數(shù)據(jù)幀格式：起始位1位，數(shù)據(jù)9位（第9位在發(fā)送時為TB8，接收時為RB8）

原理：

發(fā)送開始時，先把起始位0輸出到TXD引腳，然后發(fā)送移位寄存器的輸出位D0到TXD引腳，每一個移位脈沖都使輸出移位寄存器的各位向右移一位，并由TXD引腳輸出。第一次移位時，停止位“1”移入輸出移位寄存器的第9位，以后每次移位左邊都移 入0。當停止位移至輸出位時，左邊其余位全為0，當檢測到這一條件時，控制電路進行最后一次移位并置TI=1，請求中斷。需要手動清零

接收數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)從右邊移入輸入移位寄存器，在起始位0移到最左邊時，控制電路進行最后一次移位。當RI=0且SM2=0（或接收到的第9位數(shù)據(jù)為1）時，接收到的數(shù)據(jù)裝入接收緩沖器SBUF和RB8（接收數(shù)據(jù)的第9位），置RI=1，向CPU請求中斷。如果條件不滿足，則數(shù)據(jù)丟失且不置位RI，繼續(xù)搜索RXD引腳的負跳變。

代碼示例：多機互聯(lián)

1 TMOD = 0x20; 2 TH1 = 0xFD; 3 TL1 = 0xFD; 4 PCON = 0x00; 5 TR1 = 1; 6 SCON = 0xF8; 7 SBUF = 0x01; 8 while（！TI）; 9 TI = 0; 10 P3_5 = 0; 11 SM2 = 0; 12 while（！RI）; 13 RI = 0; 14 P2 = SBUF; 15 SM2 = 1; 16 P3_5 = 1;

波特率的計算：

當T1用作波特率發(fā)生器時，最典型的用法是使T1工作再自動重裝8位定時器方式（方式2），溢出率取決于TH1中的計數(shù)值

常見波特率對照表