單片機(jī)串行口介紹
特殊功能寄存器PCON
PCON是為了在CHMOS的80C51單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)電源控制而附加的。其中最高位是SMOD。
串行口的工作方式
8051單片機(jī)的全雙工串行口可編程為4種工作方式,現(xiàn)分述如下:
方式0為移位寄存器輸入/輸出方式??赏饨右莆患拇嫫饕詳U(kuò)展I/O口,也能外接同步輸入/輸出設(shè)備。8位串行數(shù)據(jù)者是從RXD輸入或輸出,TXD用來輸出同步脈沖。
輸出 串行數(shù)據(jù)從RXD管腳輸出,TXD管腳輸出移位脈沖。CPU將數(shù)據(jù)寫入發(fā)送寄存器時(shí),立即啟動(dòng)發(fā)送,將8位數(shù)據(jù)以fos/12的固定波特率從RXD輸出,低位在前,高位在后。發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后,發(fā)送中斷標(biāo)志TI由硬件置位。
輸入 當(dāng)串行口以方式0接收時(shí),先置位允許接收控制位REN。此時(shí),RXD為串行數(shù)據(jù)輸入端,TXD仍為同步脈沖移位輸出端。當(dāng)(RI)=0和(REN)=1同時(shí)滿足時(shí),開始接收。當(dāng)接收到第8位數(shù)據(jù)時(shí),將數(shù)據(jù)移入接收寄存器,并由硬件置位RI。
下面兩圖分別是方式0擴(kuò)展輸出和輸入的接線圖。
單片機(jī)串行口接線圖>
方式1為波特率可變的10位異步通信接口方式。發(fā)送或接收一幀信息,包括1個(gè)起始位0,8個(gè)數(shù)據(jù)位和1個(gè)停止位1。
輸出 當(dāng)CPU執(zhí)行一條指令將數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖SBUF時(shí),就啟動(dòng)發(fā)送。串行數(shù)據(jù)從TXD管腳輸出,發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后,就由硬件置位TI。
輸入 在(REN)=1時(shí),串行口采樣RXD管腳,當(dāng)采樣到1至0的跳變時(shí),確認(rèn)是開始位0,就開始接收一幀數(shù)據(jù)。只有當(dāng)(RI)=0且停止位為1或者(SM2)=0時(shí),停止位才進(jìn)入RB8,8位數(shù)據(jù)才能進(jìn)入接收寄存器,并由硬件置位中斷標(biāo)志RI;不然信息丟失。所以在方式1接收時(shí),應(yīng)先用軟件清零RI和SM2標(biāo)志。
方式2
方式月為固定波特率的11位UART方式。它比方式1增加了一位可程控為1或0的第9位數(shù)據(jù)。
輸出: 發(fā)送的串行數(shù)據(jù)由TXD端輸出一幀信息為11位,附加的第9位來自SCON寄存器的TB8位,用軟件置位或復(fù)位。它可作為多機(jī)通信中地址/數(shù)據(jù)信息的標(biāo)志位,也能作為數(shù)據(jù)的奇偶校驗(yàn)位。當(dāng)CPU執(zhí)行一條數(shù)據(jù)寫入SUBF的指令時(shí),就啟動(dòng)發(fā)送器發(fā)送。發(fā)送一幀信息后,置位中斷標(biāo)志TI。
輸入: 在(REN)=1時(shí),串行口采樣RXD管腳,當(dāng)采樣到1至0的跳變時(shí),確認(rèn)是開始位0,就開始接收一幀數(shù)據(jù)。在接收到附加的第9位數(shù)據(jù)后,當(dāng)(RI)=0或者(SM2)=0時(shí),第9位數(shù)據(jù)才進(jìn)入RB8,8位數(shù)據(jù)才能進(jìn)入接收寄存器,并由硬件置位中斷標(biāo)志RI;不然信息丟失。且不置位RI。再過一位時(shí)間后,不管上述條件時(shí)否滿足,接收電路即行復(fù)位,并重新檢測RXD上從1到0的跳變。
工作方式3
方式3為波特率可變的11位UART方式。除波特率外,其余與方式2相同。
波特率選擇
如前所述,在串行通信中,收發(fā)雙方的數(shù)據(jù)傳送率(波特率)要有一定的約定。在8051串行口的四種工作方式中,方式0和2的波特率是固定的,而方式1和3的波特率是可變的,由定時(shí)器T1的溢出率控制。
方式0
方式0的波特率固定為主振頻率的1/12。
方式2
方式2的波特率由PCON中的選擇位SMOD來決定,可由下式表示:
波特率=2的SMOD次方除以64再乘一個(gè)fosc,也就是當(dāng)SMOD=1時(shí),波特率為1/32fosc,當(dāng)SMOD=0時(shí),波特率為1/64fosc
3.方式1和方式3
定時(shí)器T1作為波特率發(fā)生器,其公式如下:
波特率=定時(shí)器T1溢出率
T1溢出率= T1計(jì)數(shù)率/產(chǎn)生溢出所需的周期數(shù)
式中T1計(jì)數(shù)率取決于它工作在定時(shí)器狀態(tài)還是計(jì)數(shù)器狀態(tài)。當(dāng)工作于定時(shí)器狀態(tài)時(shí),T1計(jì)數(shù)率為fosc/12;當(dāng)工作于計(jì)數(shù)器狀態(tài)時(shí),T1計(jì)數(shù)率為外部輸入頻率,此頻率應(yīng)小于fosc/24。產(chǎn)生溢出所需周期與定時(shí)器T1的工作方式、T1的預(yù)置值有關(guān)。
定時(shí)器T1工作于方式0:溢出所需周期數(shù)=8192-x
定時(shí)器T1工作于方式1:溢出所需周期數(shù)=65536-x
定時(shí)器T1工作于方式2:溢出所需周期數(shù)=256-x
因?yàn)榉绞?為自動(dòng)重裝入初值的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器模式,所以用它來做波特率發(fā)生器最恰當(dāng)。
當(dāng)時(shí)鐘頻率選用11.0592MHZ時(shí),取易獲得標(biāo)準(zhǔn)的波特率,所以很多單片機(jī)系統(tǒng)選用這個(gè)看起來“怪”的晶體震蕩器就是這個(gè)道理。
下表列出了定時(shí)器T1工作于方式2常用波特率及初值。
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