单片机串行接口工作方式

串行口的工作方式0为移位寄存器输入输出方式，方式0发送或接收完8位数据后由硬件置位发送中断标志TI或接收中断标志RI。

1．方式0发送

串行数据从RXD引脚输出，TXD引脚输出移位脉冲。CPU将数据写入发送寄存器（SBUF）时，立即启动发送，将8位数据以fosc/12的固定波特率从RXD输出，低位在前，高位在后，直至最高位（D7位）数字移出后，停止发送数据和移位时钟脉冲。

MOV SCON, #10H ; 串行口方式0

MOV A, SBUF ; 接收数据

JNB RI, $ ; 等待数据接收完毕

2．方式0接收

方式0接收前，务必先置位REN=1，允许接收数据。此时，RXD为串行数据输入端，TXD仍为同步脉冲移位输出端。当RI=0和REN=1同时满足时，就会启动一次接收过程。接收器以fosc/12的固定波特率接收TXD端输入的数据。当接收到第8位数据时，将数据移入接收寄存器，并由硬件置位RI，向CPU申请中断。

MOV  SCON, #00H   ; 串行口方式0

MOV  SBUF, A       ; 将数据送出

JNB   TI, $          ; 等待数据发送完毕

工作方式0一般用于对并行输入输出口的扩展，如图1所示。 

图1 方式0的应用

二、方式1：8位UART方式

当SM0＝0、SM1＝l时，串行口选择方式1，单片机工作于8位数据异步通讯方式（UART）。在方式1时，传送一帧信息为10位，即1位起始位（0），8位数据位（低位在先）和1位停止位（1）。方式1的数据格式如图2所示。

图2 方式1的数据格式

1．方式1发送

当CPU执行MOV  A，SBUF指令将数据写入发送缓冲SBUF，启动发送。先把起始位输出到TXD，然后把移位寄存器的输出位送到TXD。接着发出第一个移位脉冲（SHIFT），使数据右移一位，并从左端补入0。此后数据将逐位由TXD端送出，而其左面不断补入0。发送完一帧数据后，就由硬件置位TI。

图3 方式1发送

2．方式1接收

当REN=1且接收到起始位后，在移位脉冲的控制下，把接收到的数据移入接收缓冲寄存器（SBUF）中，停止位到来后，把停止位送入RB8中，并置位RI，通知CPU接收到一个字符。

图4 方式1接收 

三、方式2和方式3：9位数据异步通讯方式

当SM0＝1、SM1＝0时，串行口选择方式2；当SM1＝1、SM0＝1时，串行口选择方式3。方式2和方式3的工作原理相似，定义为9位的异步通讯接口，发送（通过TXD）和接收（通过RXD）一帧信息都是11位，1位起始位（0）、8位数据位（低位在先）、1位可编程位（即第9位数据）和1位停止位（1）。其数据格式如图5所示。

图5 方式2和3的数据格式

方式2和方式3唯一的差别是方式2的波特率是固定的，方式3的波特率是可变的。

1．方式2和方式3发送

当CPU执行一条数据写入SUBF的指令时，启动发送器发送。把起始位（0）放到TXD端，经过一位时间后，数据由移位寄存器送到TXD端，通过第一位数 据，出现第一个移位脉冲。当TB8的内容移到位寄存器的输出位置时，其左面一位是停止位“1”，再往左的所有位全为“0”。这种状态由零检测器检测到后， 就通知发送控制器作最后一次移位，然后置TI=1，请求中断。发送过程如图6所示。

图6 方式2和3的发送

2．方式2和方式3接收

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。接收的过程如图7所示。

图7 方式2和3的接收

四、波特率的计算

波特率反映串行口传输数据的速率，它取决于振荡频率、PCON寄存器的SCON位以及定时器的设定。在串行通讯中，收发双方的数据传送率（波特率）要遵循一定的约定。AT89S52串行口的四种工作方式中，方式0和2的波特率是固定的，而方式1和3的波特率是可变的，由定时器的溢出率控制。

方式0为固定波特率：波特率=fosc/12

方式2可选两种波特率：波特率=(2SMOD/64)×fosc

当SMOD＝1时，波特率＝fosc/32；

当SMOD＝0时，波特率＝fosc/64。

方式1、3为可变波特率，用T1作波特率发生器。

波特率=(2SMOD/32)×T1溢出率，T1溢出率为T1溢出一次所需时间的倒数。

例如：计算波特率。要求用T1工作于方式2来产生波特率2400，已知晶振频率=12MHz。

解：求出T1的初值：

常用波特率和T1初值可参考教材中的表6-2。五、多机通信

在集散式分布系统中，往往采用一台主机和多台从机。其中主机发送的信息可以被各个从机接收，而各从机的信息只能被主机接收，从机与从机之间不能互相直接通信。

图8为多机通信连线示意图，系统中左边为主机，其余的为1～n号从机，并保证每台从机在系统中的编号是惟一的。

图8 多通信示意图