单片机通信之串口通信

单片机常用的通信方式有串口通信，I2C,SPI,UART等等，在这里说一下基于8051单片机串口通信的基本原理。简要介绍单片机与PC机之间的通信。

80C51串行口的控制寄存器

串口通信首先要配置各个控制寄存器的工作方式，因此先介绍控制寄存器

一、SCON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、接收/发送控制以及设置状态标志：

1、SM0和SM1为工作方式选择位，可选择四种工作方式：

2、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，如果SM2=1，则只有接收到有效停止位时，RI才置1。

3、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

4、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。

5、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。

6、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。

7、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。

二、PCON控制寄存器：PCON中只有一位SMOD与串行口工作有关 ：

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。

定时器作为波特率发生器

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。

波特率是每秒传输的位数，在工作方式1当中，一帧数据有十位，分别是起始位、八位数据位、一位停止位。

波特率的计算; 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 =（2^SMOD/64）· fosc

方式1的波特率 =（2^SMOD/32）·（T1溢出率）

方式3的波特率 =（2^SMOD/32）·（T1溢出率）

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。

T1 溢出率 = fosc /{12×[256 －（TH1）]}

串口使用方法（方式1）：

具体步骤如下：

一：串口初始化。主要包括确定定时器的工作方式和利用波特率计算初值、确定串口的工作方式，以及打开相应的中断等。

1、确定T1的工作方式（编程TMOD寄存器）；

通常使用定时器的工作方式2，8位自动重装，TL1溢出后TH1自动装入。

所以可以设置定时器TMOD=0010 0000=0x20

2、根据波特率计算T1的初值，装载TH1、TL1；可以利用辅助软件计算

3、启动T1（编程TCON中的TR1位）；

4、确定串行口控制（编程SCON寄存器）；工作在方式1（10位异步收发器） 0101 0000 即SCON=0x50，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）。打开串口中断允许位ES和总中断EA.

二、中断函数的编写

中断函数部分比较简单，就是定义一个变量receivedata用来存放缓冲器SBUF中的值。

接时令变量receivedata=SBUF,然后清除接收标志位（令RI=0）即可。

发送时只需要将receivedata的值赋给SBUF，然后清除发送标志位（令TI=0）即可。

整个过程需要用到串口调试助手。

利用单片机与PC机的通信，可以实现PC机发送指令来控制单片机进行操作。

总结

总的来说，串口通信有以下几个关键的地方。

①利用定时器来作为波特率的发生器。我们要设定通信的波特率,不然的话,单片机是没办法进行采样的,这样也不会得到正确的结果了。根据需要的波特率来计算定时器的初值，这是串口初始化的一部分。

②配置串口相关的寄存器SCON和PCON，SCON主要是用来配置串口的工作方式以及串口使能，以及清除接收/发送中断标志位，PCON用来配置波特率是否加倍。这样初始化就完成了。

③接下来是中断函数的编写。只要设置一个变量用来存放SBUF中的数据就可以接收了，把变量中的值赋给SBUF就可以发送数据了。还可以根据接收的不同数据编写不同的函数，让执行相应的操作。注意每次发送或者接收完数据之后都要清除中断标志位。

④接收和发送缓冲器SBUF具有相同的地址。