第7章 串行通讯
MCS-51单片机内部有一个全双工的串行接口
只能接收或只能发送的称为单工串行口
既可以接收又可发送的，但不能同时进行的称为半双工
能同时接收和发送的串行口称之为全双工串行口
每秒钟内能发送和接收的二进制位数称为波特率。若发送一位的时间为t，则波特率为1/t。单片机中常用的波特率有1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bps等。
异步传送方式
异步传送是通过”通用异步收发器UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）” 实现的
在异步传送方式中，字符的发送是随机进行的。对于接收方来说需要判断何时有字符来、何时传输结束
在异步通信时，对传送字符必须规定一定的格式。通常，异步传送字符格式如下图图所示。
一个字符在异步传送中又称为一帧数据，通常由4个部分组成：起始位、数据位、奇偶校验位、停止位。
起始位：为逻辑“0”信号，占用一位，用来通知接收设备，一个新的字符开始
数据位：紧跟着起始位的是5～8位数据的最低位（LSB），异步传送规定低位在前，高位在后
奇偶位：紧跟在数据最高位MSB之后，占用1位，奇偶校验时，根据协议置“奇校验”或“偶校验”（可省去）
停止位：为逻辑“1”信号，可占用一位，也可占用两位。接收端收到停止位时，表示一帧数据结束。同时为接收下一帧数据做好准备，只要再收到一个逻辑“0”就是一个新字
串行数据发送和接收管脚
一共使用2个管脚，分别是RXD（P3.0）和TXD（P3.1）
通讯时，一台计算机的TXD与另一台计算机的RXD对接
两台独立的计算机对接时，为了保证参考地电平一致，还需要连接GND
数据缓冲器SBUF
串行口中有2个物理空间上各自独立的发送缓冲器和接收缓冲器
这两个缓冲器共用一个地址99H，发送缓冲器只写不读，接收缓冲器只读不写
接收缓冲器是双缓冲的，以避免在接收下一帧之前，CPU未能即时响应接收器中断，没有把上一帧数据读走而产生两帧数据重叠问题
串行口控制寄存器SCON
字节地址98H，可位寻址，位地址98H～9FH。格式为：
SM0、SM1：串行口方式选择位，如下表所示：
SM2：允许方式2和方式3多机通讯控制位
在方式2和方式3中，如SM2=1，则接收到的第9位数据（RB8）为“1”时，置位接收中断标志RI（RI=1）；如SM2=0，则RB8无论为何值，均置位RI。
在方式1时，如SM2=1，则只有在接收到有效停止位时才置位RI，若没有接收到有效停止位，则RI不置位。在方式0中，SM2应为“0”。
REN：允许接收控制位。置“1”时，允许接收，置“0”时，禁止接收。
TB8：在方式2和方式3中要发送的第9位数据
RB8：在方式2和方式3中接收到的第9位数据。在方式1时，如SM2=0，RB8是接收到的停止位在方式0中，不使用RB8。
TI：发送中断标志。在方式0串行发送第8位结束时由硬件置“1”，或在其他方式中串行发送停止位的开始时置“1”。必须由软件清“0”。
RI：接收中断标志。在方式0接收到第8位结束时由硬件置“1”，或其他方式接收到停止位的中间时置“1”。必须由软件清“0”。
特殊功能寄存器PCON
字节地址87H，不可位寻址。与串行口有关的只有PCON的最高位。
SMOD：波特率选择位。当SMOD=1，波特率加倍。
串行口工作方式
方式0
方式0为移位寄存器输入/输出方式，可外接移位寄存器，用来扩展I/O口
方式0的波特率是固定的，为fosc/12
这时数据的传送，无论是输入还是输出，均通过引脚RXD（P3.0）端，移位同步脉冲由TXD（P3.1）输出
发送/接收一帧数据为8位二进制数，低位LSB在先，高位MSB在后
方式1
传送一帧数据为10位，其中1位起始位、8位数据位、1位停止位
波特率 = \(=2^{SMOD}×fosc/32×12×(2^{定时器1位数}-初值)\)
方式1的发送发送中断标志TI=0时，由写发送缓冲器的指令（MOV SBUF，A）开始启动一次发送
在发送移位脉冲的作用下，从TXD引脚发出一帧信息10位，1位起始位（自动插入）、8位数据位、1位停止位（自动插入）
发送完毕时置TI=1，用以通知CPU可以发送下一字节，同时维持TXD引脚为高电平
方式2
串行口方式2，是11位异步通信接口，其中1位起始位、8位数据位（先低位后高位）、1位附加的可程为“1”或“0”的第9位数据位、1位停止位
方式2的波特率只有2种选择，波特率为\(2^{SMOD}/64×fosc\)
在方式2发送时，数据由TXD端输出
发送一帧信息为11位，附加的第9位数据是SCON中的TB8，可由软件置位或清零。TB8可作多机通信中的地址、数据标志，也可作数据的奇偶校验位
CPU执行一条写入发送缓冲器指令（MOV SBUF，A），就启动发送器发送，发送完一帧信息，TI中断标志置“1”
方式3
串行口被定义为方式3时，为波特率可变的9位异步通信方式除了波特率外，方式3与方式2相同波特率\(=2^{SMOD}×fosc/32×12×(2^{定时器1位数}-初值)\)
波特率设计
常用波特率（不用背）
多机通讯方式
串行口方式2和3的数据帧的第9位是可编程位，接收时，当接收机的SM2=1时，只有接收到的RB8=1,才能置位RI，接收数据才有效，SM2=0时，无论RB8是什么，都能置位RI，接收到的数据有效。
主机首先发出要求通信的从机地址信号，此时TB8=1，所有从机的SM2=1，所有从机均满足SM2=1，RB8=1的条件，都可置位RI，进入中断服务程序，接收地址信号并识别地址，地址一致置SM2=0，地址不一致置SM2=1，后续主机发送数据帧，TB8=0，唯有SM2=0（即认同的从机）可以置位RI，成功接收数据。
大致流程如下（历年卷考过）：
所有从机的SM2置1，使它们处于接收地址帧的状态
主机发送一帧地址信息，其中包含8位地址，第9位为1，以表示发送的是地址帧
从机接收到地址帧后，将其与本机地址作比较
被寻址的从机，清除SM2，以便能够接收主机发来的所有后续信息。未被寻址的所有其他从机仍维持SM2=1，对主机发来的数据帧不予理睬，直至发来新的地址帧
主机发送控制信息和数据（第9位为0）给已被寻址的从机，根据命令，从机可以发送数据给主机，实现两者之间的通信