9.2　MCS-51单片机串行接口

MCS-51单片机内部有一个可编程全双工串行接口，可同时发送和接收数据。它有四种工作方式，可供不同场合使用。波特率由软件设置，通过片内的定时/计数器产生。接收、发送均可工作在查询或中断方式。

9.2.1　MCS-51系列单片机串行口结构

MSC-51单片机的内部结构如图9-4所示，由发送缓冲寄存器SBUF、发送控制器、发送控制门、接收缓冲寄存器SBUF、接收控制器、移位寄存器和中断等部分组成。

图9-4　MCS-51串行口结构

1.SBUF

SBUF是两个在物理上独立的接收、发送寄存器，一个用于存放接收到的数据，另一个用于存放待发送的数据，可同时发送和接收数据。两个缓冲器共用一个地址99H，通过对SBUF的读、写语句来区别是对接收缓冲器还是发送缓冲器进行操作。CPU在写SBUF时，操作的是发送缓冲器；读SBUF时，就是读接收缓冲器的内容。

2.SCON

SCON是MSC-51系列单片机的一个可位寻址的专用寄存器，用于串行数据通信的控制。字节地址为98H，位地址为9FH～98H。其各位的定义见表9-1。

表9-1　SCON的各位定义

对各位的含义说明如下：

①　SM1、SM0：串行方式选择位，具体含义见表9-2。

表9-2　串行口的工作方式

②　SM2：多机通信控制位，用于方式2和方式3中。

③　REN：允许串行接收位。由软件置位或清零。REN=1时，允许接收，REN=0时，禁止接收。

④　TB8：发送数据的第9位。在方式2和方式3中，由软件置位或复位。一般可作奇偶校验位。在多机通信中，可作为区别地址帧或数据帧的标识位，一般约定地址帧时TB8为1，数据帧时TB8为0。

⑤　RB8：接收数据的第9位。

⑥　TI：发送中断标志位。在方式0中，发送完8位数据后，由硬件置位；在其他方式中，在发送停止位之初由硬件置位。因此，TI=1是发送完一帧数据的标志，其状态既可供软件查询使用，也可请求中断。TI位必须由软件清零。

⑦　RI：接收中断标志位。在方式0中，接收完8位数据后，由硬件置位；在其他方式中，当接收到停止位时该位由硬件置“1”。因此，RI=1是接收完一帧数据的标志，其状态既可供软件查询使用，也可请求中断。RI位也必须由软件清零。

3.PCON

PCON主要是为CHMOS型单片机的电源控制而设置的专用寄存器。字节地址为：0x87，其内容见表9-3。

表9-3　PCON的各位定义

与串行通信有关的只有SMOD位。SMOD为波特率选择位。在方式1、2和3时，串行通信的波特率与SMOD有关。当SMOD=1时，通信波特率乘2，当SMOD=0时，波特率不变。(https://www.daowen.com)

9.2.2　串行口工作方式

MCS-51系列单片机串行口有四种工作方式，由SCON中的SM0、SM1两位选择决定。

1.方式0

当SCON中SM1SM0=00时，工作在方式0。在方式0下，串行口作同步移位寄存器使用，其波特率固定为fosc/12。串行数据从RXD（P3.0）端输入或输出，同步移位脉冲由TXD（P3.1）送出。

这种方式通常用于扩展I/O口。

2.方式1

当SCON中SM1SM0=01时，工作在方式1。在方式1下，一帧为10位，其中1位起始位（0），1位停止位（1），8位数据位。数据格式如图9-5所示。用T1作为波特率发生器，溢出率。

图9-5　方式1字符帧格式

发送数据时，数据写入SBUF，同时启动发送，一帧数据发送结束，置位发送中断标志位TI。

接收数据时，如REN=1则允许接收。接收完一帧，如RI=0且停止位为1（或SM2=0），将接收数据装入SBUF，停止位装入RB8，并置位RI；否则丢弃接收数据。

3.方式2和方式3

当SCON中SM1SM0=10时，选择工作方式2；当SCON中SM1SM0=11时，选择工作方式2。在方式2和方式3下，一帧数据为11位，其中1位起始位（0），1位停止位（1），9位数据位。第9位数据位在TB8/RB8中，常用作校验位和多机通信标识位。数据格式如图9-6所示。两种方式的波特率不同，其中方式2的波特率，方式3的波特率溢出率。