串口通信
原理
計算機通信是將計算機技術和通信技術的相結合，完成計算機與外部設備或計算機與計算機之間的信息交換 。可以分為兩大類：并行通信與串行通信。并行通信通常是將數據字節的各位用多條數據線同時進行傳送 。控制簡單、傳輸速度快；由于傳輸線較多，長距離傳送時成本高且接收方的各位同時接收存在困難。串行通信是將數據字節分成一位一位的形式在一條傳輸線上逐個地傳送，傳輸線少，長距離傳送時成本低，且可以利用電話網等現成的設備，但數據的傳送控制比并行通信復雜。
串行通信的基本概念
異步通信與同步通信
- 異步通信是指通信的發送與接收設備使用各自的時鐘控制數據的發送和接收過程。為使雙方的收發協調，要求發送和接收設備的時鐘盡可能一致。
- 同步通信時要建立發送方時鐘對接收方時鐘的直接控制，使雙方達到完全同步。此時，傳輸數據的位之間的距離均為“位間隔”的整數倍，同時傳送的字符間不留間隙，即保持位同步關系，也保持字符同步關系。發送方對接收方的同步可以通過兩種方法實現。
傳輸方向
- 單工是指數據傳輸僅能沿一個方向，不能實現反向傳輸。
- 半雙工是指數據傳輸可以沿兩個方向，但需要分時進行。
- 全雙工是指數據可以同時進行雙向傳輸。
串行通信常見的錯誤校驗
- 奇偶校驗：在發送數據時，數據位尾隨的1位為奇偶校驗位（1或0）。奇校驗時，數據中“1”的個數與校驗位“1”的個數之和應為奇數；偶校驗時，數據中“1”的個數與校驗位“1”的個數之和應為偶數。接收字符時，對“1”的個數進行校驗，若發現不一致，則說明傳輸數據過程中出現了差錯。
- 代碼和校驗：代碼和校驗是發送方將所發數據塊求和（或各字節異或），產生一個字節的校驗字符（校驗和）附加到數據塊末尾。接收方接收數據同時對數據塊（除校驗字節外）求和（或各字節異或），將所得的結果與發送方的“校驗和”進行比較，相符則無差錯，否則即認為傳送過程中出現了差錯。
- 循環冗余校驗：這種校驗是通過某種數學運算實現有效信息與校驗位之間的循環校驗，常用于對磁盤信息的傳輸、存儲區的完整性校驗等。這種校驗方法糾錯能力強，廣泛應用于同步通信中。
傳輸速率
比特率是每秒鐘傳輸二進制代碼的位數，單位是：位／秒（bps）。
80C51串行口的結構
80C51串行口的控制寄存器
- SM2，多機通信控制位，主要用于方式2和方式3。當接收機的SM2=1時可以利用收到的RB8來控制是否激活RI（RB8＝0時不激活RI，收到的信息丟棄；RB8＝1時收到的數據進入SBUF，并激活RI，進而在中斷服務中將數據從SBUF讀走）。當SM2=0時，不論收到的RB8為0和1，均可以使收到的數據進入SBUF，并激活RI（即此時RB8不具有控制RI激活的功能）。通過控制SM2，可以實現多機通信。
- 在方式0時，SM2必須是0。在方式1時，如果SM2=1，則只有接收到有效停止位時，RI才置1。
REN，允許串行接收位。由軟件置REN=1，則啟動串行口接收數據；若軟件置REN=0，則禁止接收。 - TB8，在方式2或方式3中，是發送數據的第九位，可以用軟件規定其作用。可以用作數據的奇偶校驗位，或在多機通信中，作為地址幀/數據幀的標志位。在方式0和方式1中，該位未用。
- RB8，在方式2或方式3中，是接收到數據的第九位，作為奇偶校驗位或地址幀/數據幀的標志位。在方式1時，若SM2=0，則RB8是接收到的停止位。
- TI，發送中斷標志位。在方式0時，當串行發送第8位數據結束時，或在其它方式，串行發送停止位的開始時，由內部硬件使TI置1，向CPU發中斷申請。在中斷服務程序中，必須用軟件將其清0，取消此中斷申請。
- RI，接收中斷標志位。在方式0時，當串行接收第8位數據結束時，或在其它方式，串行接收停止位的中間時，由內部硬件使RI置1，向CPU發中斷申請。也必須在中斷服務程序中，用軟件將其清0，取消此中斷申請。
- SMOD（PCON.7）
波特率倍增位。在串行口方式1、方式2、方式3時，波特率與SMOD有關，當SMOD=1時，波特率提高一倍。復位時，SMOD=0。
方式0的波特率 = fosc/12
方式2的波特率 =（2SMOD/64）· fosc
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）
當T1作為波特率發生器時，最典型的用法是使T1工作在自動再裝入的8位定時器方式（即方式2，且TCON的TR1=1，以啟動定時器）。這時溢出率取決于TH1中的計數值。
T1 溢出率 = fosc /{12×[256 －（TH1）]}
串行口工作之前，應對其進行初始化，主要是設置產生波特率的定時器1、串行口控制和中斷控制。具體步驟如下：
- 確定T1的工作方式（編程TMOD寄存器）；
- 計算T1的初值，裝載TH1、TL1；
- 啟動T1（編程TCON中的TR1位）；
- 確定串行口控制（編程SCON寄存器）；
- 串行口在中斷方式工作時，要進行中斷設置（編程IE、 IP寄存器）。
實驗代碼
#include "reg52.h"
typedef unsigned char u8;
typedef unsigned int u16;void UsartInit()
{TMOD|=0X20;TH1=0XF3;TL1=0XF3;PCON=0X80;TR1=1;SCON=0X50;ES=1;EA=1;
}void main(){UsartInit();while(1);
}void Usart() interrupt 4
{u8 receiveData;receiveData=SBUF;RI=0;SBUF=receiveData;while(!TI);TI=0;
}
)
