串口工作原理知识点汇总
理论概念
不同型号的单片机使用的串口不同，根据需求选择相应的单片机，在有些场合如果单片机如果没有需要的串行通信接口，则可以通过单片机的i/o口进行模拟。
全双工uart（异步串行通信接口）
uart有两种工作状态：
同步串行通信状态：速率高，硬件电路复杂，需要同时使用两条信号线，所以只能使用单工方式或半双工方式工作。
异步串行通信状态：方式简单，传输速率不高，应用广泛，方便与其他通信标准进行衔接。
异步传输工作方式：
传输效率较低，起始位，校验位，停止位占用的位较多
数据格式：
同步传输工作方式：
双方同时使用两条通信线：
一条用于产生时钟并要求发送和接受的双方必须保持完全同步（一般情况下，时钟信号由发送端提供）。另一条用于传送数据。如果需要双向数据传输，需要再多添加两条通信线（mcs-51不支持同时的双向数据同步传输，只能使用分时复用）。除了用于通信外，同步方式还可以用于i/o口的扩展，与74ls164联合使用时扩展成输出口，与74ls165联合使用时扩展成输入口。因为没有附加起始位和停止位，所以传输效率较高，一旦发现数据出错，所有的数据都需要重新传输，大量数据一次性传输时错误的概率较高。远距离通信时，通过调试解调从数据流中提取同步信号，用锁相的技术使接收方得到与发送方相同的时钟信号。时钟信号线与数据线分离可以实现高效率、大容量的数据通信。
数据格式：
使用方式
使用的寄存器：
串行接口寄存器 scon：规定了串行通信的方式和功能，可以选择通信模式/允许接收/检查状态位
电源控制寄存器 pcon
smod = 0 波特率为原值；
smod为1 波特率提高一倍。
只有smod位对串口通信有影响
注：该寄存器不能进行位寻址，只能整字节操作。
工作方式：
p.s.：uart有一个接收数据缓冲区，当上一个字节未被处理时下一个字节收入缓冲区。但如果在下一个字节接收完毕时前一字节还未处理，则上一个字节会被覆盖掉。因此软件必须在下一个字节接收完毕之前处理上一个字节（当连续发送字节时也是如此）。
用途：可以用来和某些具有8位串行口的eeprom器件通信
原理：
rxd从低位开始收发数据，txd从发送同步移位脉冲。
向sbuf写入字节时开始发送数据，发送完毕后ti位置位。
置位ren时，开始接收数据，接收完8位数据后ri位置位。
方式1：10位数据的异步通信口，波特率可变（与t1的溢出率有关）。rxd为数据接收，txd为数据发送。
数据帧格式：
原理：
软件置ren为1时，接收器选择波特率为16倍速率采样rxd引脚电平，当检测到rxd引脚输入电平发生负跳变（1-》0）说明起始位有效，移入输入移位寄存器并开始接收这一帧信息的其余位。需要手动清零
接收过程中，数据从输入移位寄存器右边移入，起始位移至输入移位寄存器最左边时，控制电路进行最后一次移位。当ri=0且sm2=0（或接收到的停止位为1）时，接收到的9位数据的前8位装入接收sbuf，第9位（停止位）进入rb8并置ri=1，向cpu请求中断。ri需要手动清零
波特率计算装入th1的初值：
p.s. smod=0时，k=1；smod=1时，k=2；
代码示例：
1 #include 2 main（） 3 { 4 tmod = 0x20; 5 sm0 = 0; 6 sm1 = 1; 7 ren = 1; 8 pcon = 0; 9 th1 = 0xfd; //253=256-（1*11.0592*10^6）/（384*9600） 10 tl1 = 0xfd; 11 tr1 = 1; 12 p1 = sbuf; 13 while（！ri）; 14 ri = 0; 15 sbuf = p1; 16 while（！ti）; 17 ti = 0; 18 }
数据帧格式：起始位1位，数据9位（第9位在发送时为tb8，接收时为rb8）
原理：
发送开始时，先把起始位0输出到txd引脚，然后发送移位寄存器的输出位d0到txd引脚，每一个移位脉冲都使输出移位寄存器的各位向右移一位，并由txd引脚输出。第一次移位时，停止位“1”移入输出移位寄存器的第9位，以后每次移位左边都移 入0。当停止位移至输出位时，左边其余位全为0，当检测到这一条件时，控制电路进行最后一次移位并置ti=1，请求中断。需要手动清零
接收数据时，数据从右边移入输入移位寄存器，在起始位0移到最左边时，控制电路进行最后一次移位。当ri=0且sm2=0（或接收到的第9位数据为1）时，接收到的数据装入接收缓冲器sbuf和rb8（接收数据的第9位），置ri=1，向cpu请求中断。如果条件不满足，则数据丢失且不置位ri，继续搜索rxd引脚的负跳变。
代码示例：多机互联
1 tmod = 0x20; 2 th1 = 0xfd; 3 tl1 = 0xfd; 4 pcon = 0x00; 5 tr1 = 1; 6 scon = 0xf8; 7 sbuf = 0x01; 8 while（！ti）; 9 ti = 0; 10 p3_5 = 0; 11 sm2 = 0; 12 while（！ri）; 13 ri = 0; 14 p2 = sbuf; 15 sm2 = 1; 16 p3_5 = 1;
波特率的计算：
当t1用作波特率发生器时，最典型的用法是使t1工作再自动重装8位定时器方式（方式2），溢出率取决于th1中的计数值
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同步串行通信状态：速率高，硬件电路复杂，需要同时使用两条信号线，所以只能使用单工方式或半双工方式工作。
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传输效率较低，起始位，校验位，停止位占用的位较多
数据格式：
同步传输工作方式：
双方同时使用两条通信线：
一条用于产生时钟并要求发送和接受的双方必须保持完全同步（一般情况下，时钟信号由发送端提供）。另一条用于传送数据。如果需要双向数据传输，需要再多添加两条通信线（mcs-51不支持同时的双向数据同步传输，只能使用分时复用）。除了用于通信外，同步方式还可以用于i/o口的扩展，与74ls164联合使用时扩展成输出口，与74ls165联合使用时扩展成输入口。因为没有附加起始位和停止位，所以传输效率较高，一旦发现数据出错，所有的数据都需要重新传输，大量数据一次性传输时错误的概率较高。远距离通信时，通过调试解调从数据流中提取同步信号，用锁相的技术使接收方得到与发送方相同的时钟信号。时钟信号线与数据线分离可以实现高效率、大容量的数据通信。
数据格式：
使用方式
使用的寄存器：
串行接口寄存器 scon：规定了串行通信的方式和功能，可以选择通信模式/允许接收/检查状态位
电源控制寄存器 pcon
smod = 0 波特率为原值；
smod为1 波特率提高一倍。
只有smod位对串口通信有影响
注：该寄存器不能进行位寻址，只能整字节操作。
工作方式：
p.s.：uart有一个接收数据缓冲区，当上一个字节未被处理时下一个字节收入缓冲区。但如果在下一个字节接收完毕时前一字节还未处理，则上一个字节会被覆盖掉。因此软件必须在下一个字节接收完毕之前处理上一个字节（当连续发送字节时也是如此）。
用途：可以用来和某些具有8位串行口的eeprom器件通信
原理：
rxd从低位开始收发数据，txd从发送同步移位脉冲。
向sbuf写入字节时开始发送数据，发送完毕后ti位置位。
置位ren时，开始接收数据，接收完8位数据后ri位置位。
方式1：10位数据的异步通信口，波特率可变（与t1的溢出率有关）。rxd为数据接收，txd为数据发送。
数据帧格式：
原理：
软件置ren为1时，接收器选择波特率为16倍速率采样rxd引脚电平，当检测到rxd引脚输入电平发生负跳变（1-》0）说明起始位有效，移入输入移位寄存器并开始接收这一帧信息的其余位。需要手动清零
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p.s. smod=0时，k=1；smod=1时，k=2；
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接收数据时，数据从右边移入输入移位寄存器，在起始位0移到最左边时，控制电路进行最后一次移位。当ri=0且sm2=0（或接收到的第9位数据为1）时，接收到的数据装入接收缓冲器sbuf和rb8（接收数据的第9位），置ri=1，向cpu请求中断。如果条件不满足，则数据丢失且不置位ri，继续搜索rxd引脚的负跳变。
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波特率的计算：
当t1用作波特率发生器时，最典型的用法是使t1工作再自动重装8位定时器方式（方式2），溢出率取决于th1中的计数值
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