C51单片机串行通信控制寄存器

1.串行中断控制寄存器SCON

在中断系统中我们已经分析了SCON控制寄存器，它是一个可寻址的专用寄存器，用于串行数据的通信控制，单元地址是98H，其结构格式见表2-9。

下面我们对各控制位功能介绍如下：

SM0、SM1：串行口工作方式控制位见表2-10。

表2-9 SCON寄存器结构

表2-10 SM0、SM1位置位作用

表中f_osc为晶振频率。

SM2：多机通信控制位。多机通信工作于方式2和方式3，所以SM2位主要用于方式2和方式3。接收状态：当串行口工作于方式2或3，以及SM2=1时，只有当接收到第9位数据（RB8）为1时，才把接收到的前8位数据送入SBUF，且置位RI发出中断申请，否则会将接受到的数据放弃。当SM2=0时，就不管第9位数据是0还是1，都把前8位数据送入SBUF，并发出中断申请。工作于方式0时，SM2必须为0。

REN：接收允许控制位。REN用于控制数据接收的允许和禁止，REN=1时，允许接收；REN=0时，禁止接收。由软件置位以允许接收，又由软件清零来禁止接收。

TB8：要发送数据的第9位。在方式2或方式3中，要发送的第9位数据，根据需要由软件置1或清零。例如，可约定作为奇偶校验位，或在多机通信中作为区别地址帧或数据帧的标志位。在方式2和方式3中，TB8是要发送的第9位数据位。在多机通信中同样亦要传输这一位，并且它代表传输的地址或是数据，TB8=0时为数据，TB8=1时为地址。

RB8：接收到的数据的第9位。在方式0中不使用RB8。在方式1中，若SM2=0，RB8为接收到的停止位。在方式2或方式3中，RB8为接收到的第9位数据。在方式2和方式3中，RB8存放接收到的第9位数据，用以识别接收到的数据特征。

TI：发送中断标志。在方式0中，第8位发送结束时，由硬件置位。在其他方式的发送停止位前，由硬件置位。TI置位既表示一帧信息发送结束，同时也是申请中断，可根据需要，用软件查询的方法获得数据已发送完毕的信息，或用中断的方式来发送下一个数据。TI必须用软件清零。可寻址标志位。

RI：接收中断标志位。在方式0中，当接收完第8位数据后，由硬件置位。在其他方式中，在接收到停止位的中间时刻由硬件置位（例外情况见关于SM2的说明）。RI置位表示一帧数据接收完毕，可用查询的方法获知或者用中断的方法获知。RI也必须用软件清零。可寻址标志位。

2.电源控制寄存器PCON

PCON主要是为CHMOS型单片机的电源控制而设置的专用寄存器，单元地址是87H，其结构格式见表2-11。

表2-11 电源控制寄存器PCON

在CHMOS型单片机中，除SMOD位外，其他位均为虚设的。SMOD是串行口波特率倍增位，当SMOD=1时，串行口波特率加倍。系统复位默认为SMOD=0。

3.中断允许寄存器IE

中断允许寄存器在中断系统中已经阐述，这里重述一下对串行口有影响的位ES。ES为串行中断允许控制位，见表2-12。ES=1，允许串行中断，ES=0，禁止串行中断。(www.xing528.com)

表2-12 IE中断允许控制寄存器结构

4.串行通信工作方式

8051单片机的全双工串行口可编程为4种工作方式，现分述如下：

（1）方式0为移位寄存器输入/输出方式。可外接移位寄存器以扩展I/O口，也可以外接同步输入/输出设备。8位串行数据都是从引脚RXD输入或输出，引脚TXD用来输出同步脉冲。

1）数据发送：串行数据从引脚RXD输出，引脚TXD输出移位脉冲。CPU将数据写入发送寄存器时，立即启动发送，将8位数据以f_osc/12的固定波特率从RXD输出，低位在前，高位在后。发送完一帧数据后，发送中断标志TI由硬件置位。使用方式0实现数据的输入输出时，实际上是把串行口变成并行口用。

2）数据接收：当串行口以方式0接收时，先置位允许接收控制位REN。此时，引脚RXD为串行数据输入端，引脚TXD仍为同步脉冲移位输出端。当RI=0和REN=1同时满足时，开始接收。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。

3）波特率：方式0的波特率固定为主振频率的1/12。若f_osc=6MHz，则波特率为500bit/s，即2μs移位一次。

（2）方式1为波特率可变的10位异步通信接口方式。发送或接收一帧信息，包括1个起始位0，8个数据位和1个停止位1。

1）数据发送：当CPU执行一条指令将数据写入发送缓冲SBUF时，就启动发送。在串行口由硬件自动加入起始位和停止位，构成一个完整的帧格式，然后在移位脉冲的作用下串行数据从引脚TXD输出。发送完一帧数据后引脚TXD一直维持在“1”状态下，并由硬件置位TI通知CPU可以发送下一个字符。

2）数据接收：在REN=1时，串行口采样引脚RXD，当采样到1至0的跳变时，确认是开始位0，就开始接收一帧数据。只有当RI=0且停止位为1或者SM2=0时，停止位才进入RB8，8位数据才能进入接收寄存器，并由硬件置位中断标志RI；否则信息丢失。所以在方式1接收时，应先用软件清零RI和SM2标志。

3）波特率：方式1的波特率是可变的，由定时/计数器1的计数溢出率来决定，公式为

波特率=2^SMOD（定时器1溢出率）/32

4）SMOD：PCON寄存器的最高位值，SMOD=1表示波特率增倍。

（3）方式2为固定波特率的11位UART方式。即1个起始位，9个数据位和1个停止位。在方式2中，字符还是8个数据位，第9个数据位既可以作为奇偶校验位也可作为控制位使用，功能由用户自己定。

1）数据发送：发送的串行数据由引脚TXD输出，一帧信息为11位，附加的第9位来自SCON寄存器的TB8位，用软件置位或复位。准备好第9个数据位之后，当CPU执行一条数据写入SUBF的指令时，就启动发送器发送。发送一帧信息后，置位中断标志TI，其过程与方式1相同。

2）数据接收：方式2的接收过程也与方式1基本相同，不同之处在于第9个数据位，串行口把收到的8位数据送入SBUF，把收到的第9位数据送入RB8。

3）波特率：方式2的波特率由PCON中的选择位SMOD来决定，可由下式表示

波特率=2^SMODf_osc/64，也就是当SMOD=1时，波特率为f_osc/32，当SMOD=0时，波特率为f_osc/64。

（4）方式3为波特率可变的11位UART方式。除波特率外，其余与方式2相同。