单片机数据通信及测控应用技术详解最新章节_李江全著

2.4.2 串行口的工作方式

串行口有4种工作方式，它们是由串行口控制寄存器SCON的SM0和SM1的状态来定义的，编码及功能参见表2-3。在这4种工作方式中，串行通信只使用方式1、2、3。

方式0主要用于扩展并行输入/输出接口。

表2-3 串行口工作方式

表中，fosc为晶振频率，UART为通用异步接收和发生器。

1．方式0

在方式 0 状态下，串行口为同步移位寄存器输入/输出方式，其波特率是固定不变的，数据由RxD(P3.0)端输入，同步移位脉冲由TxD(P3.1)端输出。方式0主要用于扩展并行输入/输出接口（如串行LED数码管显示系统等）。

1）方式0发送

当一个数据写入串行口发送缓冲器 SBUF 时，串行口即将 8 位数据以 fosc/12 的波特率从RxD引脚输出（从低位到高位），发送完8位数据时，将发送中断标志TI置1。TxD引脚输出同步脉冲，波形如图2-22所示。

2）方式0接收

在满足REN=1和RI=0的条件下，就会启动一次接收过程，此时RxD为串行输入端，TxD 为同步脉冲输出端。串行接收的波特率为 fosc/12，其时序如图 2-23 所示。当接收完一帧数据（8位）后，控制信号复位，中断标志RI被置1，呈中断申请状态。当再次接收时，必须通过软件将RI清零。

图2-22 串行口方式0发送时序

图2-23 串行口方式0接收时序

在方式0中，SCON中的TB8、RB8位没用，多机通信控制位SM2位必须为0。方式0下发送或接收完 8 位数据时由硬件置 1 并发送中断标志 TI 或 RI，向 CPU 申请中断，CPU响应TI或RI中断后，标志TI或RI必须由用户程序清0。

2．方式1

串行口以方式 1 工作时，SCON 中的 SM0、SM1 两位分别为 0、1，则串行口被控制为波特率可变的8位异步通信接口。发送的每帧信息为10位：1位起始位，8位数据位（先低位后高位）和1位停止位。

1）方式1发送

串行口以方式 1 发送时，数据由 TxD 端输出，CPU 执行一条数据写入发送数据缓冲器SBUF 的指令，数据字节写入 SBUF 后，就启动串行口发送器发送。发送完一帧信息的数据位后，发送中断标志置1，其时序如图2-24所示。

图2-24 串行口方式1发送时序

2）方式1接收

当 REN=1 时，允许接收器接收，数据从 RxD 端输入。接收器以所选波特率的 16 倍的速率采样RxD端的电平，当检测到RxD端从1到0的跳变时，启动接收器接收，并复位内部的16分频计数器，以便实现同步。

在起始位，如果接收到的值不为 0，则起始位无效，复位接收电路，当再次接收到一个由1到0的跳变时，重新启动接收器。如果接收值为0，则起始位有效，接收器开始接收本帧的其余信息（一帧信息为 10 位）。在方式 1 接收中，若同时满足以下两个条件：RI=0、SM2=0或接收到的停止位为1时，则接收数据有效，实现装载SBUF、停止位进入PB8、接收中断标志RI置1。接收控制器再次采样RxD的负跳变，以便接收下一帧数据。

若这两个条件不满足，信息将丢失。中断标志 RI 必须由用户的软件清零，通常情况下，串行口以方式1工作时，SM2置为0。方式1的接收时序如图2-25所示。

图2-25 串行口方式1接收时序

3．方式2

当 SM0、SMl 两位分别为 1、0 时，串行口工作在方式 2，此时串行口被定义为 9 位异步通信接口。发送时可编程位（TB8）根据需要设置为 0 或 1，接收时，可编程位被送入SCON中的RB8。

1）方式2发送

在方式 2 发送时，数据由 TxD 端输出，发送一帧信息由 11 位组成，即 1 位起始位、8位数据位（低位在前、高位在后）、1位可编程位（第9位数据）和1位停止位，附加的第9位数据为SCON中的TB8。TB8由软件置1或清0，可作为多机通信中的数据标志位，也可作为数据的奇偶校验位。

CPU 在执行一条写 SBUF 的指令以后，便立即启动发送器发送，送完一帧信息后，TI被置 1，其时序如图 2-26 所示。在发送下一帧信息之前，TI 必须由中断服务程序（或查询程序）清0。

图2-26 串行口方式2发送时序

2）方式2接收

当SM0、SMl两位分别为1、0，且REN=1时，允许串行口以方式2接收数据。数据由RxD端输入，接收11位信息，即1位起始位、8位数据位、1位可编程位（第9位数据）和1位停止位。当接收器采样到RxD端从1到0的跳变，并判断起始位有效后，便开始接收1帧信息。当接收器接收到第 9 位数据后，如果 RI=0 且 SM2=0 或接收到的第 9 位数据为 1时，接收到的数据送入 SBUF，第 9 位数据送入 RB8，并置RI=1，其时序如图 2-27 所示。若不满足这两个条件，接收的信息将丢失。

图2-27 串行口方式2接收时序

4．方式3

当SM0、SM1两位为11时，串行口工作在方式3，方式3为波特率可变的9位异步通信方式，除了波特率外，方式3和方式2的发送时序和接收时序相同。