80C51串行口通信

80C51串行口的结构

TXD  是80C51单片机的P3.1口

RXD  是80C51单片机的P3.0口

T1 溢出率 是定时器1 的溢出率  SMOD  是发送速率倍频的   16分频  T1每溢出一次发送一位，里面复杂咱们不管，每次发送完后TI 申请中断，就是串口每次发送完一个字节去申请一个中断，每接受完一个字节它也要申请一次中断。接受完了通过移位寄存器  SBUF 取走。发送也用SBUF .

单片机上有两个物理上独立的接受，发送缓冲器SBUF,它们占用同一地址99H；接受器是双缓冲结构；发送缓冲器，因为发送时CPU是主动的，不会产生重叠错误。

解释下这句话意思：物理上独立的但是地址相同，但是具体内部构造咱们不去了解它。2个寄存器一个负责发一个负责收，接受是双缓冲的结构。如果去取数据  A=SBUF   ; 发送数据  SBUF =A;   就是说SBUF =A 就把A 发出去了。  A= SBUF 就是 把 SBUF 的值给取出来给了A。单片机的串口就是这么简单。主要要搞好中断和比特率。

80C51串行口的控制寄存器

   SCON 是一个特殊功能寄存器，用以设定串行口的工作方式、接受/发送控制以及设置状态标志；

有此图课看出地址诶98H 能对8整除 所以可以进行位操作。
●SMO 和SM1为工作方式选择位，可选择四种工作方式：如下图

串行口有4种工作方式。 0 、1、2、3。  f方式0 可以看出  是移位寄存器就是一位一位移位了，波特率是固定的晶振除以12    Fosc(oscillator 振荡器)，方式1 是10位异步收发器（8位数据），波特率可变。一下 2、3 类同。我们主要掌握方式1就OK。用的最多的也是方式1。波特率用软件控制，设置多少就多少。由于选择方式1 所以SMO SM1 就是   0  1  。

●SM2，多机通信控制位，主要用于方式2和方式3。当接收机的SM2=1时可以利用收到的RB8来控制是否激活RI（RB8＝0时不激活RI，收到的信息丢弃；RB8＝1时收到的数据进入SBUF，并激活RI，进而在中断服务中将数据从SBUF读走）。当SM2=0时，不论收到的RB8为0和1，均可以使收到的数据进入SBUF，并激活RI（即此时RB8不具有控制RI激活的功能）。通过控制SM2，可以实现多机通信。

在方式0时，SM2必须是0。在方式1时，若SM2=1，则只有接收到有效停止位时，RI才置1。
      因为我们就是1个单片机所以SM2就是0了。有效停止位用到RB8  有用到校验的时候

●REN，允许串行接收位。由软件置REN=1，则启动串行口接收数据；若软件置REN=0，则禁止接收。

    所以我们需要设置为1，就能接受数据了。 REN=1;

●TB8，在方式2或方式3中，是发送数据的第九位，可以用软件规定其作用。可以用作数据的奇偶校验位，或在多机通信中，作为地址帧/数据帧的标志位。
在方式0和方式1中，该位未用。

  而我们用方式1 所以不设置也可以，给0也没问题，因为这个寄存器上电时候全都是0.

●RB8，在方式2或方式3中，是接收到数据的第九位，作为奇偶校验位或地址帧/数据帧的标志位。在方式1时，若SM2=0，则RB8是接收到的停止位。

   因为我们是方式1所以不用管它了。SM2=0 所以这里接到是停止位。因为我们不用校验位 TB8  RB8 都设置0就行了。

●TI，发送中断标志位。在方式0时，当串行发送第8位数据结束时，或在其它方式，串行发送停止位的开始时，由内部硬件使TI置1，向CPU发中断申请。在中断服务程序中，必须用软件将其清0，取消此中断申请。

●RI，接收中断标志位。在方式0时，当串行接收第8位数据结束时，或在其它方式，串行接收停止位的中间时，由内部硬件使RI置1，向CPU发中断申请。也必须在中断服务程序中，用软件将其清0，取消此中断申请。

TI  RI 这两位比较重要  TI 是发送停止位 硬件置1，  申请中断，响应中端时候必须清0，这个中断就退出了，不然就会又进入中断了。RI 类似。所刚开始的时候是硬件置1 所以不用管 。  给0 0 就行了。

PCON 寄存器中有一位SMOD与串行口工作有关：

PCON寄存器是单片机的跟电源有关系的。  比如让单片机进入、休眠、掉电、低功耗状态等。其他几位可以去找找看资料。

     SMOD（PCON.7）  波特率倍增位。在串行口方式1、方式2、方式3时，波特率与SMOD有关，当SMOD=1时，波特率提高一倍。复位时，SMOD=0。

就是工作的时候你想让波特率加倍就把SMOD =1就行了。咱们不用设置它

80C51串行口的工作方式

一、方式0
   方式0时，串行口为同步移位寄存器的输入输出方式。主要用于扩展并行输入或输出口。数据由RXD（P3.0）引脚输入或输出，同步移位脉冲由TXD（P3.1）引脚输出。发送和接收均为8位数据，低位在先，高位在后。波特率固定为fosc/12。  
   1、方式0输出

方式0咱们就不用看了

 二、方式1
    方式1是10位数据的异步通信口。TXD为数据发送引脚，RXD为数据接收引脚，传送一帧数据的格式如图所示。其中1位起始位，8位数据位，1位停止位。 [page]

 写入SBUF  就是SBUF = 0X01 这就写入了、停一下 TXD 就发起始  数据  停止   停止开始的时候TI就置1.说明数据就发完了。

2、方式1输入

方式1的输入就是接受端

    用软件置REN为1时，接收器以所选择波特率的16倍速率采样RXD引脚电平，检测到RXD引脚输入电平发生负跳变时，则说明起始位有效，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SBUF，第9位（停止位）进入RB8，并置RI=1，向CPU请求中断。

这样理解 是收到起始位  就收 数据 从低位 开始收 收到 停止位中间 RI 置1

三、方式2和方式3（我这里提供点资料，用的几率不大）

   方式2或方式3时伟11位数据的异步通信口。TXD位数据发送引脚，RXD 为数据的接受引脚。

    方式2和方式3时起始位1位，数据9位（含1位附加的第9位，发送时为SCON中的TB8，接收时为RB8），停止位1位，一帧数据为11位。方式2的波特率固定为晶振频率的1/64或1/32，方式3的波特率由定时器T1的溢出率决定。
1、方式2和方式3输出

 
     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输入

    接收时，数据从右边移入输入移位寄存器，在起始位0移到最左边时，控制电路进行最后一次移位。当RI=0，且SM2=0（或接收到的第9位数据为1）时，接收到的数据装入接收缓冲器SBUF和RB8（接收数据的第9位），置RI=1，向CPU请求中断。如果条件不满足，则数据丢失，且不置位RI，继续搜索RXD引脚的负跳变。

四、波特率的计算   这个重点一定要掌握
    在串行通信中，收发双方对发送或接收数据的速率要有约定。通过软件可对单片机串行口编程为四种工作方式，其中方式0和方式2的波特率是固定的，而方式1和方式3的波特率是可变的，由定时器T1的溢出率来决定。
    串行口的四种工作方式对应三种波特率。由于输入的移位时钟的来源不同，所以，各种方式的波特率计算公式也不相同。
方式0的波特率 =  fosc/12
方式2的波特率 =（2SMOD/64）· fosc        smod 要么0 要么1  32分子1  和64分子1 晶振频率
方式1的波特率 =（2SMOD/32）·（T1溢出率）
方式3的波特率 =（2SMOD/32）·（T1溢出率）

这就是公式不要问为什么了，T1的溢出率怎么计算呢？看下面

      当T1作为波特率发生器时，最典型的用法是使T1工作在自动再装入的8位定时器方式（即方式2，且TCON的TR1=1，以启动定时器）。这时溢出率取决于TH1中的计数值。

定时器作为波特率发生器时，就是定时器工作在方式2 自动重装
         T1 溢出率 = fosc /{12×[256 －（TH1）]}

T1 溢出率就是1秒钟溢出多少次。如果你装满  就255 256-255=1  12*1 =12  12M晶振 除以12 =1 所以就是1秒溢出一次。依次类推你算下。
     在单片机的应用中，常用的晶振频率为：12MHz和11.0592MHz。所以，选用的波特率也相对固定。常用的串行口波特率以及各参数的关系如表所示。

现在算一个波特率

如11.0592的晶振

我们直接设置 SMOD =0  那么2的0次方 等于1
因为  11059200 除以 9600 = 1152    、

得

为什么选用11.0592的晶振就是波特率好算  上面 是一个整数1152 所以波特率容易算。  如果用12MHZ 结果会有小数。就会有误差不精确。如果串口通讯就会出错，因为晶振采样率采错位置了。[page]

得到TH1 = 253  换成16进制=FD 查上表  一致。现在很多人图方便直接用软件来计算了。但是这个过程还是必须的要了解的。 还有一点是就是SMOD 这一位是设置倍频的。

       串行口工作之前，应对其进行初始化，主要是设置产生波特率的定时器1、串行口控制和中断控制。具体步骤如下：

• 确定T1的工作方式（编程TMOD寄存器）；
• 计算T1的初值、装载TH1/TL1;
• 启动T1（变成TCON中的TR1位）
• 确定串行口控制（编程SCON寄存器）；

   串行口在中断方式工作时，要进行中断设置（编程IE、IP寄存器）。（就是如果用中断还得配置 串行口优先级IP 寄存器  IE寄存器）

• 单片机串行口应用举例

           在计算机组成的测控系统中，经常要利用串行通信方式进行数据传输。80C51单片机的串行口为计算机间的通信提供了极为便利的条件。利用单片机的串行口还可以方便地扩展键盘和显示器，对于简单的应用非常便利。这里仅介绍单片机串行口在通信方面的应用。

一、单片机与单片机的通信。

（一）、点对点的通信 
1、硬件连接

 

（二）、多机通信

个人理解：这个串口多机通信其实跟I2C 同步通信协议差不多。区别是串口是异步的。而I2C是同步通信的。是在时钟沿的跳变期间发生变化作为开始。（之前本人学过ARM I2C总线协议，大概还记得点）。

  1、硬件连接
   单片机构成的多机系统常采用总线型主从式结构。所谓主从式，即在数个单片机中，有一个是主机，其余的是从机，从机要服从主机的调度、支配。80C51单片机的串行口方式2和方式3适于这种主从式的通信结构。当然采用不同的通信标准时，还需进行相应的电平转换，有时还要对信号进行光电隔离。在实际的多机应用系统中，常采用RS-485串行标准总线进行数据传输。

2、通信协议
所有从机的SM2位置1，处于接收地址帧状态。
主机发送一地址帧，其中8位是地址，第9位为地址/数据的区分标志，该位置1表示该帧为地址帧。  
所有从机收到地址帧后，都将接收的地址与本机的地址比较。对于地址相符的从机，使自己的SM2位置0（以接收主机随后发来的数据帧），并把本站地址发回主机作为应答；对于地址不符的从机，仍保持SM2=1，对主机随后发来的数据帧不予理睬。
从机发送数据结束后，要发送一帧校验和，并置第9位（TB8）为1，作为从机数据传送结束的标志。

 主机接收数据时先判断数据接收标志（RB8），若RB8=1，表示数据传送结束，并比较此帧校验和，若正确则回送正确信号00H，此信号命令该从机复位（即重新等待地址帧）；若校验和出错，则发送0FFH，命令该从机重发数据。若接收帧的RB8=0，则存数据到缓冲区，并准备接收下帧信息。
主机收到从机应答地址后，确认地址是否相符，如果地址不符，发复位信号（数据帧中TB8=1）；如果地址相符，则清TB8，开始发送数据。
从机收到复位命令后回到监听地址状态（SM2=1）。否则开始接收数据和命令。

 3、应用程序
主机发送的地址联络信号为：00H，01H，02H ，… …（即从机设备地址），地址FFH为命令各从机复位，即恢复SM2=1。
主机命令编码为：01H，主机命令从机接收数据；02H，主机命令从机发送数据。其它都按02H对待。

 
RRDY=1：表示从机准备好接收。
TRDY=1：表示从机准备好发送。
ERR=1： 表示从机接收的命令是非法的。
     程序分为主机程序和从机程序。约定一次传递数据为16个字节，以01H地址的从机为例。

我们重点是要会程序去控制单片机和计算机来传输数据。
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写一个程序：

思路：首先得让单片机能收到数据，这数据怎么给单片机呢？我们用计算机来发，用串口调试助手，记住不能和下载程序工具STC-ISP用同一个串口，不然会冲突，到时候软件会提示串口不存在等信息。如果是同一个串口那么你可以先把串口调试助手关闭串口然后再下载程序。[page]

我们写一个程序需求:

上位机通过串口调试助手，随便发送一个数，如果单片机收到这个数，就让单片机点亮一个发光二极管。调试程序就这样，先看它能不能收到数然后再判断是什么数，做什么样的动作。我们先收到这个数就把发光二极管点亮，收不到就不亮。

#include

void main(){

//进了主函数就不停的检测收到的数据，那就大循环

      //我们设成了8位异步收发器了。方式1

 TR1 =1; //启动定时器1 TCON 控制寄存器中   打开定时器。

     //TCON 低四位用于控制外部中断，高四 位 用于控制定时、计数的启动好申请中断。

    //TF1   TF0  他俩硬件自动置1 置0  可以用作查询测试

     // TR1  TR0 是T1 的运行控制位   是由软件控制

 TMOD = 0x20;    //1  0   是2  是2 0   设置定时器1 为工作方式2.

   //TMOD 高4位控制 T1 定时器  T0 控制T0 定时器

TH1 = 0XFD;//算的 9600  

TL1 = 0xFD;//也就是TL1 装满了 TH1 自动装 TL1 这就是方式2

REN =1;// 把SCON 寄存器的REN 位 置 1  表示 接受。

  SM0= 0;

  SM1=1;//如果不设置这2位 就默认 0 当移位寄存器用了。所以必须设置

  while(1){

      //2种方法  ：1 查询RI是否置位 如果置位了，说明收到了数据。

      //2.如果置位了 会想单片机申请中断，那么我们就写一个中断函数，因为中断是自动进入的，已有中

//断就自动进入。第一个叫查询法 第二种叫中断法 。我们先写查询法。

    if （1== RI ）//是0 的为真 一直循环在这里，若果收到一帧数据 硬件自动置1  为假  跳出来执行下面

   {

    RI= 0;//先把RI 清0  这样就保证还能进行下一帧数据

    //P1 = 0XFE;

    P1 = SBUF ; // 这样你发的数据就放在SBUF 里了 然后把SBUF 再赋值给P1 ；

    }

    //1？、为什么会复位也亮呢？原因是 没有设定模式 SM0 SM1;   解决就不亮了

    //2？、还是发送  不亮  为什么呢？收不到数据？说明没有设置波特率 无法检测这个数 ,

      //只有把定时器设置成方式2.因为定时器方式2是8位重装的。所以可以用在溢出的话就能算波特率了。

//设置比特率之前需设置TMOD

    //以上2 ？注意啊。 就OK了

 }

}

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//到这里你发 55  aa   就能让灯  亮  0101 0101   1010  1010  呵呵

//正好8位一个字节发过去 赋值给P1 口上去了。  改成4800  就不对了 因为采样率不对了，就不准了

//上面是查询法，if  不能用while () 判断

//在工程中  呢 就是前几个字节表示什么 ，后面几个东西表示什么用程序实现。

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用中断法实现下

#include

void main(){

//开定时总开关

EA =1 ;

ES =1 ;//使能串口中断

TMOD =0X20;//定时器方式2

TR1=1;//运行定时器

TH1= 0XFD;/装值

TL1= 0XFD;

REN =1;//串口使能接受

SM0D0 = 0;//串口工作模式  8位异步模式

SMOD1 = 1;

  while(1){

    }

}

void serial() interrupt 4 {

 RI=0;

 P1 = SBUF;

} 

//串口和定时器很像  哦！ 串口收到数通知单片机，让单片机处理这个数，

//定时器溢出 通知单片机让单片机重新装置。

//刚下载有数据收到 当有灯亮 所复位下就OK了[page]

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接下来我们让单片机收到什么东西再发回来。就是发送这一块。

#include

usning char  flag, a;

void main(){

EA =1;

ES =1;

TMOD =0X20;

TR1 =1;

TH1 = 0XFD;

TL1 =0XFD ;//9600 波特率

SMOD0=0;//设置串口工作模式

SMOD1 =1;

REN =1; //让串口能够接受

   while（1）{

      if (1==flag){

         flag =0 

         SBUF = a;//同一个地址但是是两个SBUF 当这样赋值时候就是赋值给发送的SBUF

      }

   }

}

void serial() interrupt 4

{

   RI=0;

   P1 = SBUF ;  //表示接受缓冲区 就是等号左右的区别决定 是接受 发送SBUF

   a= SBUF;

   flag =1;

}

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//上面程序有个问题是已下载程序  复位就一直收到FF  原因：

//因为 单片机上电会判断有没有上位机下载程序，而我们下载程序了已经有中断  把 a  flag 赋值了 

// SBUF =a 发完了 TI 置1  又进入中断4   也就是 RI TI 都进入 interrupt 4  So 循环发送。死循环

//一直发数据   发了数据就置1   置1 就中断循环

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解决方法如下

#include

usning char  flag, a;

void main(){

EA =1;

ES =1;

TMOD =0X20;

TR1 =1;

TH1 = 0XFD;

TL1 =0XFD ;//9600 波特率

SMOD0=0;//设置串口工作模式

SMOD1 =1;

REN =1; //让串口能够接受

   while（1）{

      if (1==flag){

         flag =0 

         ES =0;//串口中断关掉了 //再发就不会 进中断

         SBUF = a;//同一个地址但是是两个SBUF 当这样赋值时候就是赋值给发送的SBUF

        //也可以是字符 SBUF = ‘b’ 也行  如果你写SBUF =128  那么他是16进制显示 80 

    //其实可以128分开 ‘ 1’ ‘ 2’  ‘ 8’ 发3次  多数可以写个for 循环分离开 循环发出来。

         //检测是否发完了

         while (!TI);//发完了 置1  取非    我觉得应该取反  而不是逻辑非   没发完等在这里

             TI =0;//清 0  手动清0  到这里不会产生中断因为上面中断关了 呵呵

             ES =1;//打开串口中断 

      }

    }

}

 void serial() interrupt 4

{

   RI=0;

   P1 = SBUF ;  //表示接受缓冲区 就是等号左右的区别决定 是接受 发送SBUF

   a= SBUF;

   flag =1;

}

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注意：如果发的不是十六进制  比如发1  收到是31 ASCII码的对应关系。C语言书后面有。1 对应31   

如果发  hello everyone!  返回来hello everyone! 对应ASCII码有  如果十六进制发55a 收到55 因为你发的不够 16进制数 a 就给你去掉了

//自己认为单片机只有REN  控制单片机允许接收，为什么没有TEN 控制单片机允许发送的位呢

//还有 TI RI  位都是单片机内部硬件  发送 接收完一帧 数据自动置1   需程序员 清 0

//使用中断法 控制串口需要注意： 

//用串口记得设置定时器 装初值 、串口模式  接收允许 开中断 （总中断和串口中断）