51單片機(jī)串口通訊-1

計(jì)算機(jī)與外界的信息傳輸常被稱(chēng)為通信，基本通信方式有并行通信和串行通信兩種。

一、概述

并行通信方式指數(shù)據(jù)的各個(gè)二進(jìn)制位在不同的數(shù)據(jù)線(xiàn)上同時(shí)傳輸。并行通信傳輸速度快，效率高，但所需的數(shù)據(jù)線(xiàn)多，成本高，抗干擾能力較差，適用于近距離傳輸。

串行通信方式指將數(shù)據(jù)拆分成多個(gè)二進(jìn)制位，逐一的在同一條數(shù)據(jù)線(xiàn)上輸出。串行通信雖然傳輸速度較慢，效率較低，但所需的數(shù)據(jù)線(xiàn)少、硬件電路簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)，且適用于遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸。

串行通信有同步通信和異步通信兩種基本的通信方式。

（1）同步通信

同步通信是一種連續(xù)的串行傳輸數(shù)據(jù)的通信方式，待發(fā)送的若干個(gè)字符數(shù)據(jù)構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)塊，在該數(shù)據(jù)塊前部添加1~2個(gè)同步字符，在數(shù)據(jù)塊的末尾添加校驗(yàn)信息，以此種方式構(gòu)成數(shù)據(jù)幀，以數(shù)據(jù)幀為單位進(jìn)行串行通信。

（2）異步通信

每一幀由四部分構(gòu)成，分別是起始位、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位和停止位。起始位是數(shù)據(jù)開(kāi)始傳送的標(biāo)志，用邏輯0表示；數(shù)據(jù)位緊跟起始位，通常是5~8位二進(jìn)制位；校驗(yàn)位用于校驗(yàn)數(shù)據(jù)位是否發(fā)送正確，可以選擇奇校驗(yàn)、偶校驗(yàn)或者不使用校驗(yàn)位。幀和幀之間可以連續(xù)，或者加入任意的空閑位，空閑位用邏輯1表示。

按照數(shù)據(jù)傳送方向，串行通信可以分為三個(gè)種類(lèi)，分別是單工、半雙工和全雙工。

單工：通信雙方一方固定為發(fā)送方，另一方固定為接收方，數(shù)據(jù)只能是單向傳輸；

半雙工：通信雙方只使用一根數(shù)據(jù)線(xiàn)，每一方都有發(fā)送器和接收器，可以在兩個(gè)方向上傳送，但通信雙方不能同時(shí)接收或發(fā)送數(shù)據(jù)，只能交替進(jìn)行；

全雙工：通信雙方使用兩根數(shù)據(jù)線(xiàn)，分別用于不同方向的數(shù)據(jù)傳輸，通信雙方能夠同時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)。

二、波特率

波特率是數(shù)據(jù)傳輸速率，指每秒鐘傳送二進(jìn)制位的個(gè)數(shù)，單位為bit/s。

波特率是串行通信的重要指標(biāo)，波特率越高，串口數(shù)據(jù)傳輸速度越快。

假如設(shè)定波特率為9600bit/s，而數(shù)據(jù)幀由1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位構(gòu)成，則串口每秒鐘最多傳送9600/(1+8+1)=960個(gè)字節(jié)。

如果兩個(gè)單片機(jī)相距較短（在1.5m之內(nèi)），串口可直接相連

如雙機(jī)通信距離在1.5m~15m之間時(shí)，且傳輸速率不高，可用RS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的雙機(jī)通信 。

RS-422A標(biāo)準(zhǔn)：差分傳輸，共4線(xiàn)，全雙工，最大傳輸率為10Mbit/s，最大傳輸距離可達(dá)1219m。

RS-485是RS-422A的變型。區(qū)別：RS-422A為全雙工，采用兩對(duì)平衡差分信號(hào)線(xiàn)；RS-485為半雙工，采用一對(duì)平衡差分信號(hào)線(xiàn)。RS-485對(duì)于多站互連是十分方便的，很容易實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信。RS-485允許最多并聯(lián)32臺(tái)驅(qū)動(dòng)器和32臺(tái)接收器。

三、串口結(jié)構(gòu)

8051單片機(jī)的串行口主要由數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖器SBUF、發(fā)送控制器、輸出控制門(mén)、數(shù)據(jù)接收緩沖器SBUF、接收控制器、輸入移位寄存器、串行口控制寄存器SCON構(gòu)成。

有兩個(gè)獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器SBUF，可同時(shí)發(fā)送、接收數(shù)據(jù)。4兩個(gè)緩沖器共用一個(gè)特殊功能寄存器字節(jié)地址（99H）。

兩個(gè)控制寄存器SCON和PCON。

SCON用于設(shè)定串口通信的工作方式、接收/發(fā)送控制以及串口工作狀態(tài)指示。SCON的字節(jié)地址為0x98,可以進(jìn)行位尋址，格式如下:

SM0、SM1：串行通信工作方式選擇位。SM0和SM1共4種組合，對(duì)應(yīng)4中工作方式，如下表所示，其中fosc為晶振頻率。

SM2:多機(jī)通信控制位，主要用于工作方式2和工作方式3。當(dāng)串行口在多機(jī)通信模式下接收數(shù)據(jù)時(shí)：

當(dāng)SM2=0時(shí)，將接收到的8位數(shù)據(jù)送入到SBUF中，并產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。

若設(shè)置SM2=1，且RB8為0時(shí)，不接收主機(jī)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)；只有當(dāng)RB8為1時(shí)，才產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，并將接收到的前8位數(shù)據(jù)送入SBUF。