一、硬件结构
1.1 串口硬件结构
有两个物理上独立的接受、发送缓冲器SBUF，占用了同一个地址99H。
在软件编写时，发送、接受都使用SBUF。
内部使用T1定时器来控制波特率。
1.2 串口控制寄存器
1.2.1 SCON寄存器
SCON寄存器是一个特殊功能寄存器，用来设定串行口的工作方式、接受/发送控制以及设置状态标志。
- SM0和SM1为工作模式选择位，共4种方式，通常使用方式1
- 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，进而在中断服务函数中将数据从SBUF中读走
- 📌当SM2=0时，不论收到的RB8为0还是1，均可以使收到的数据进入SBUF，并激活RI，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，通常SM2=0。
在方式0时，SM2必须为0。
在方式1，如果SM2=1，则之后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。
通常REN=1。 - TB8在方式2/3中，是发送数据的第9位
可以用软件规定其作用：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0/1中，未使用。 - RB8在方式2/3中，是接收数据的第9位
可以用作奇偶校验位或者地址帧/数据帧的标志位。
在方式1中，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中，当串行发送第8位数据结束时，或在其他方式，串行发送停止位开始时，由内部硬件使TI置1，向CPU发送中断请求。
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，当串行接收第8位数据时，或在其他方式，串行接收到停止位的中间时，由内部硬件使RI置1，向CPU发送中断请求。
在中断服务程序中，必须用软件将其清0，取消此中断申请。
使用方式1时，SCON寄存器的配置
低4位, TB8、RB8、TI、RI在设置模式时，都设置为0
SCON设置为0x50
1.2.2 PCON寄存器
其中只有一位SMOD与串行口工作有关。
SMOD(PCON7)波特率倍增位。
在串口方式1、2、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
二、波特率计算
在串行通信中，收发双方发送或接收数据的速率要有约定。
通过软件可将单片机串口编程为4种工作模式。
- 方式0、2的波特率固定
- 方式1、3的波特率可变，由定时器T1来决定。
当T1作为波特率发生器时，最典型的用法是使T1工作在自动重装载的8位定时器模式，即方式2。
TCON的TR1=1，以启动定时器。
串口工作在方式1的波特率计算公式：
B a u d = 2 S M O D / ( 32 × T 1 的定时时间 ) Baud = 2^{SMOD}/( 32 \times T1的定时时间)Baud=2SMOD/(32×T1的定时时间)
三、程序编写
3.1 步骤
串口工作之前，应对其进行初始化工作，主要是设置产生波特率的定时器1，串口控制和中断控制。
- 确定T1的工作方式(编程TMOD寄存器)
- 计算T1的初值，重载TH1、TL1
- 启动T1(编程TCON中的TR1位)
- 确定串口控制(编程SCON寄存器)
- 串口在中断方式工作时，要进行中断设置(编程IE寄存器，IP寄存器用来设置优先级，一般不用改变)
- 打开串口中断以及总中断
3.2 示例程序
示例程序分为3个文件：uart.c、uart.h和main.c
uart.c文件
#include "uart.h" //串口初始化 //晶振11.0592MHz //设置的波特率为9600 void Uart_Init(){ //设置T1定时器 TMOD=0x20; //定时器工作在方式2 //定时器初值 TH1=0xfa; TL1=0xfa; //自动重装载 //SMOD是在PCON寄存器中，且不能使用位操作 PCON=0x80; //1000 0000 倍频 //打开定时器 TR1=1; //设置串行口控制 SCON SCON=0x50; //打开中断 ES=1; //打开串口中断 EA=1; //打开总中断 } // 说明 // 设置的波特率为9600，其中的倍频，并不是将9600翻倍变为9600*2 // 而是在波特率为9600的情况下，改变了定时器T1的初值。 //中断服务函数 //接收到的数据在SBUF这个寄存器中，SBUF是系统自定义好的，一个字节。 void Uart_IRQ() interrupt 4 { u8 rData; rData=SBUF; //RI清零等待下一次接收，取消中断申请，置1的过程是硬件自动完成的 RI=0; //将数据返回给发送方 //通过发送缓冲器 SBUF SBUF=rData; //发送完成后 TI会被硬件置1 while(!TI); //等待数据发送完成 TI=0; //软件清零，等待下一次发送 }
对于串口通信，是一个字节一个字节的发送和接收，每发送/接收一个字节就会进入中断，处理这个字节。
51单片机中的发送/接收缓冲器都是SBUF，但是两者是有做隔离的(系统会自动区分)。
uart.h文件
#ifndef _UART_H_ #define _UART_H_ #include <reg52.h> void Uart_Init(void); #endif
main.c文件
#include <reg52.h> #include "uart.h" void main(){ Uart_Init(); while(1); }
