7.2.3 串行口的工作方式
在串行口的4种工作方式中，串行通信一般使用方式1、方式2和方式3，方式0主要用于扩展并行输入口或输出口。
1.串行口工作在方式0
工作在方式0时，串行口为同步移位寄存器的输入或输出方式，主要用于扩展并行输入口或输出口。数据由RXD（P3.0）端输入或输出，同步移位脉冲由TXD（P3.1）端输出，发送和接收的是8位数据，低位在先，高位在后。串行口的波特率是固定的，为fosc/12。
（1）串行口用于扩展并行输出口
利用串行口扩展并行输出口的电路如图7-5所示。
图7-5 串行口扩展并行输出口的电路
只要执行一条写入SBUF指令，数据便开始从RXD端串行发送，在同步移位脉冲TXD的作用下，一位一位地移入8位移位寄存器74LS164中。方式0的发送时序如图7-6所示。
图7-6 方式0的发送时序
在写入SBUF信号有效后，相隔一个机器周期，输出移位寄存器的内容逐次送入RXD引脚输出。移位脉冲由TXD引脚输出，它使RXD引脚输出的数据移入外部移位寄存器。当数据的最高位D7移至输出移位寄存器的输出位时，再移位一次就完成了一字节的输出，这时，发送中断标志TI置1，向CPU申请中断。中断响应后，TI不能自动清0，必须用软件清0。
74LS64的CR引脚用于使其数据清0，不使用清0功能时，可以将该引脚上拉成高电平。74LS64的A引脚和B引脚互为选通控制，A引脚为选通控制时，B引脚为输入；B引脚为选通控制时，A引脚为输入，此处将A引脚和B引脚短接，作为74LS64的串行数据输入端。
（2）串行口用于扩展并行输入口
利用串行口扩展为并行输入口的电路如图7-7所示。
图7-7 串行口扩展为并行输入口的电路
在满足REN=1和RI=0的条件下，会启动一次接收过程。此时，RXD为串行输入端，TXD为同步移位脉冲输出端。在同步移位脉冲的作用下，74LS165中的数据一位一位地通过RXD端进入接收缓冲器中。方式0的接收时序如图7-8所示。
图7-8 方式0的接收时序
当接收完一帧数据后，接收中断标志RI置1，向CPU申请中断，表示接收缓冲器已满。中断响应后，RI不能自动清0，必须用软件清0。
74LS165的
引脚的负脉冲用于将并行数据装入，该引脚在高电平时就可以启动单片机进行数据输入。
是时钟输入禁止控制引脚，通常将其接地。
2.串行口工作在方式1
串行口工作在方式1时，是10位帧格式异步通信接口。TXD为发送端，RXD为接收端。收发一帧数据的帧格式为1位起始位、8位数据位（低位在前）和1位停止位，如图7-9所示。
图7-9 串行口工作在方式1时的数据帧格式
（1）方式1发送数据
方式1发送数据时，数据由TXD端输出。CPU执行一条写入SBUF的指令后，就启动串行口开始发送数据。发送波特率由内部定时器/计数器T1控制。发送完一帧数据时，发送中断标志TI置1，向CPU申请中断。方式1的发送时序如图7-10所示。
图7-10 方式1的发送时序
（2）方式1接收数据
方式1接收数据时，数据从RXD输入。当接收允许位REN置1后，接收器以16倍波特率的16倍速率采样接收端RXD引脚的电平状态，如果检测到起始位（即在RXD上检测到1至0的跳变），则启动接收器接收，将其移入输入移位寄存器，并开始接收这一帧信息的其余位。接收过程中，数据从输入移位寄存器右边移入，起始位移至输入移位寄存器最左边时，控制电路进行最后一次移位。当RI=0，且SM2=0（或接收到的停止位为1）时，将接收到的9位数据的前8位数据装入接收缓冲器，第9位（停止位）进入RB8，并置RI=1，向CPU请求中断。
方式1的接收时序如图7-11所示。
图7-11 方式1的接收时序
3.串行口工作在方式2和方式3
串行口工作在方式2和方式3时，均为11位异步通信接口，由TXD和RXD发送与接收数据。这两种工作方式除波特率不同外，其他操作完全相同。收发一帧数据的帧格式为1位起始位、8位数据位（低位在前）、1位可编程的第9数据位和1位停止位，如图7-12所示。
图7-12 串行口工作在方式2和方式3时的数据帧格式
发送时，第9数据位（TB8）可以设置为1或0，也可以将奇偶位装入TB8中，进行奇偶校验；接收时，第9位数据进入SCON的RB8中。
（1）方式2和方式3发送数据
CPU向SBUF写入数据时，就启动了串行口的发送过程。SCON中的TB8写入输出移位寄存器的第9位，8位数据装入SBUF。方式2和方式3的发送时序如图7-13所示。
图7-13 方式2和方式3发送时序图
发送开始时，先把起始位0输出到TXD引脚，然后发送移位寄存器的输出位（D0）到TXD引脚。每一个移位脉冲都使输出移位寄存器的各位右移一位，并由TXD引脚输出。第一次移位时，停止位“1”移入输出移位寄存器的第9位上，以后每次移位，左边都移入0。当停止位移至输出位时，左边其余位全为0，检测电路检测到这一条件时，使控制电路进行最后一次移位，并置TI=1，向CPU请求中断。
（2）方式2和方式3接收数据
当RI=0时，软件使接收允许位REN为1后，接收器就以所选频率的16倍速率开始取样RXD引脚的电平状态，当检测到RXD引脚发生负跳变时，说明起始位有效，将其移入输入移位寄存器，开始接收这一帧数据。方式2和方式3的接收时序如图7-14所示。
方式2和方式3接收数据时，应首先使SCON中的REN=1，允许接收。当检测到起始位时，开始接收9位数据。当满足RI=0且SM2=0或接收到的第9位为1时，前8位数据装入SBUF，第9位数据装入SCON中的RB8，并置RI=1，向CPU申请中断；否则，该次接收无效，不将RI置1。
图7-14 方式2和方式3接收时序图