串口通信

原理

计算机通信是将计算机技术和通信技术的相结合，完成计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信息交换 。可以分为两大类：并行通信与串行通信。并行通信通常是将数据字节的各位用多条数据线同时进行传送 。控制简单、传输速度快；由于传输线较多，长距离传送时成本高且接收方的各位同时接收存在困难。串行通信是将数据字节分成一位一位的形式在一条传输线上逐个地传送，传输线少，长距离传送时成本低，且可以利用电话网等现成的设备，但数据的传送控制比并行通信复杂。

串行通信的基本概念

异步通信与同步通信

1. 异步通信是指通信的发送与接收设备使用各自的时钟控制数据的发送和接收过程。为使双方的收发协调，要求发送和接收设备的时钟尽可能一致。
2. 同步通信时要建立发送方时钟对接收方时钟的直接控制，使双方达到完全同步。此时，传输数据的位之间的距离均为“位间隔”的整数倍，同时传送的字符间不留间隙，即保持位同步关系，也保持字符同步关系。发送方对接收方的同步可以通过两种方法实现。

传输方向

• 单工是指数据传输仅能沿一个方向，不能实现反向传输。
• 半双工是指数据传输可以沿两个方向，但需要分时进行。
• 全双工是指数据可以同时进行双向传输。

串行通信常见的错误校验

1. 奇偶校验：在发送数据时，数据位尾随的1位为奇偶校验位（1或0）。奇校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为奇数；偶校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为偶数。接收字符时，对“1”的个数进行校验，若发现不一致，则说明传输数据过程中出现了差错。
2. 代码和校验：代码和校验是发送方将所发数据块求和（或各字节异或），产生一个字节的校验字符（校验和）附加到数据块末尾。接收方接收数据同时对数据块（除校验字节外）求和（或各字节异或），将所得的结果与发送方的“校验和”进行比较，相符则无差错，否则即认为传送过程中出现了差错。
3. 循环冗余校验：这种校验是通过某种数学运算实现有效信息与校验位之间的循环校验，常用于对磁盘信息的传输、存储区的完整性校验等。这种校验方法纠错能力强，广泛应用于同步通信中。

传输速率
比特率是每秒钟传输二进制代码的位数，单位是：位／秒（bps）。

80C51串行口的结构

80C51串行口的控制寄存器

• 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。
  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。
• 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。
• 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。
• 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。

• 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。

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）
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：

1. 确定T1的工作方式（编程TMOD寄存器）；
2. 计算T1的初值，装载TH1、TL1；
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）；
5. 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）。

实验代码

#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;
}