【STC15】串行口1的相关寄存器解读

资料来源于STC15手册。
定时器2经常作为波特率发生器来使用。
串行口1的控制寄存器SCON和PCON

STC15系列单片机的串行口1设有两个控制寄存器：串行控制寄存器SCON和波特率选择特殊功能寄存器PCON。

串行控制寄存器SCON用于选择串行通信的工作方式和某些控制功能。其格式如下：

SCON：串行控制寄存器（可位寻址）

SMO/FE：当PCON寄存器中的SMOD0/PCON.6位为1时，该位用于帧错误检测。当检测到一个无效停止位时，通过UART接收器设置该位。它必须由软件清零。
当PCON寄存器中的SMODO/PCON.6位为0时，该位和SM1一起指定串行通信的工作方式，如下表所示。
其中SM0、SM1按下列组合确定串行口1的工作方式：
SM2：允许方式2或方式3多机通信控制位。
在方式2或方式3时，如果SM2位为1且REN位为1，则接收机处于地址帧筛选状态。此时可以利用接收到的第9位（即RB8）来筛选地址帧：若RB8=1，说明该帧是地址帧，地址信息可以进入SBUF，并使RI为1，进而在中断服务程序中再进行地址号比较；若RB8=0，说明该帧不是地址帧，应丢掉且保持RI=0。在方式2或方式3中，如果SM2位为0且REN位为1，接收收机处于地址帧筛选被禁止状态。不论收到的RB8为0或1，均可使接收到的信息进入SBUF，并使RI=1，此时RB8通常为校验位。
方式1和方式0是非多机通信方式，在这两种方式时，要设置SM2应为0。
REN：允许/禁止串行接收控制位。由软件置位REN，即REN=1为允许串行接收状态，可启动串行接收器RxD，开始接收信息。软件复位REN，即REN=0，则禁止接收。
TB8：在方式2或方式3，它为要发送的第9位数据，按需要由软件置位或清0。例如，可用作数据的校验位或多机通信中表示地址帧/数据帧的标志位。在方式0和方式1中，该位不用.
RB8：在方式2或方式3，是接收到的第9位数据，作为奇偶校验位或地址帧/数据帧的标志位。
方式0中不用RB8（置SM2=0）.方式1中也不用RB8（置SM2=0，RB8是接收到的停止位）。
TI：发送中断请求标志位。在方式0，当串行发送数据第8位结束时，由内部硬件自动置位，即TI=1，向主机请求中断，响应中断后TI必须用软件清零，即TI=0。在其他方式中，则在停止位开始发送时由内部硬件置位，即TI=1，响应中断后TI必须用软件清零。
RI：接收中断请求标志位。在方式0，当串行接收到第8位结束时由内部硬件自动置位RI=1，向主机请求中断，响应中断后RI必须用软件清零，即RI=0。在其他方式中，串行接收到停止位的中间时刻由内部硬件置位，即RI=1，向CPU发中断申请，响应中断后RI必须由软件清零。
SCON的所有位可通过整机复位信号复位为全“0”。SCON的字节地址为98H，可位寻址，各位地址为98H~9FH，可用软件实现位设置。

串行通信的中断请求：当一帧发送完成，内部硬件自动置位TI，即TI=1，请求中断处理；当接收完一帧信息时，内部硬件自动置位RI，即RI=1，请求中断处理。由于TI和RI以“或逻辑”关系向主机请求中断，所以主机响应中断时事先并不知道是TI还是RI请求的中断，必须在中断服务程序中查询TI和RI进行判别，然后分别处理。因此，两个中断请求标志位均不能由硬件自动置位，必须通过软件清0，否则将出现一次请求多次响应的错误。
电源控制寄存器PCON中的SMOD/PCON.7用于设置方式1、方式2、方式3的波特率是否加倍。

电源控制寄存器PCON格式如下：
PCON：电源控制寄存器（不可位寻址）
SMOD：波特率选择位。当用软件置位SMOD，即SMOD=1，则使串行通信方式1、2、3的波特率加倍；SMOD=0，则各工作方式的波特率不加倍。复位时SMOD=0。
SMOD0：帧错误检测有效控制位。当SMOD0=1，SCON寄存器中的SM0/FE位用于FE（帧错误检测）功能；当SMOD0=0，SCON寄存器中的SMO/FE位用于SM0功能，和SM1一起指定串行口的工作方式。复位时SMOD0=0
PCON中的其他位都与串行口1无关，在此不作介绍。

串行口数据缓冲寄存器SBUF

STC15系列单片机的串行口1缓冲寄存器（SBUF）的地址是99H，实际是2个缓冲器，写SBUF的操作完成待发送数据的加载，读SBUF的操作可获得已接收到的数据。两个操作分别对应两个不同的寄存器，1个是只写寄存器，1个是只读寄存器。

串行通道内设有数据寄存器。在所有的串行通信方式中，在写入SBUF信号（MOV SBUF，A）
的控制下，把数据装入相同的9位移位寄存器，前面8位为数据字节，其最低位为移位寄存器的输出位。根据不同的工作方式会自动将“1”或TB8的值装入移位寄存器的第9位，并进行发送.

串行通道的接收寄存器是一个输入移位寄存器。在方式0时它的字长为8位，其他方式时为9位。当一帧接收完毕，移位寄存器中的数据字节装入串行数据缓冲器SBUF中，其第9位则装入SCON寄存器中的RB8位。如果由于SM2使得已接收到的数据无效时，RB8和SBUF中内容不变。

由于接收通道内设有输入移位寄存器和SBUF缓冲器，从而能使一帧接收完将数据由移位寄存器装入SBUF后，可立即开始接收下一帧信息，主机应在该帧接收结束前从SBUF缓冲器中将数据取走，否则前一帧数据将丢失。SBUF以并行方式送往内部数据总线。

辅助寄存器AUXR

AUXR：辅助寄存器（不可位寻址）

串口1可以选择定时器1做波特率发生器，也可以选择定时器2作为波特率发生器。当设置AUXR寄存器中的S1ST2位（串行口波特率选择位）为1时，串行口1选择定时器2作为波特率发生器，此时定时器1可以释放出来作为定时器/计数器/时钟输出使用.

对于STC15系列单片机，串口2只能使用定时器2作为波特率发生器，不能够选择其他定时器作为其波特率发生器；而串口1默认选择定时器2作为其波特率发生器，也可以选择定时器1作为其波特率发生器；串口3默认选择定时器2作为其波特率发生器，也可以选择定时器3作为其波特率发生器；串口4默认选择定时器2作为其波特率发生器，也可以选择定时器4作为其波特率发生器。

定时器2的寄存器T2H, T2L

定时器2寄存器T2H（地址为D6H，复位值为00H）及寄存器T2L（地址为D7H，复位值为00H）用于保存重装时间常数。
注意：对于STC15系列单片机，串口2只能使用定时器2作为波特率发生器，不能够选择其他定时器作为其波特率发生器；而串口1默认选择定时器2作为其波特率发生器，也可以选择定时器1作为其波特率发生器；串口3默认选择定时器2作为其波特率发生器，也可以选择定时器3作为其波特率发生器；串口4默认选择定时器2作为其波特率发生器，也可以选择定时器4作为其波特率发生器。

与串行口1中断相关的寄存器位ES和PS

串行口中断允许位ES位于中断允许寄存器IE中，中断允许寄存器的格式如下：
IE：中断允许寄存器（可位寻址）

-IP：中断优先级控制寄存器低（可位寻址）

将串口1进行切换的寄存器AUXR1（P_SW1）

串口1建议放在[P3.6/RxD_2，P3.7/TxD_2]或[P1.6/RxD_3/XTAL2，P1.7/TxD_3/XTAL1]上。

串口1的中继广播方式设置位——TxRx/CLKDIV.4

串行口1工作模式1：8位UART，波特率可变

当软件设置SCON的SM0、SM1为“01”时，串行口1则以模式1工作。此模式为8位UART格式，一帧信息为10位：1位起始位，8位数据位（低位在先）和1位停止位。波特率可变，即可根据需要进行设置。TxD/P3.1为发送信息，RxD/P3.0为接收端接收信息，串行口为全双工接受/发送串行口。

模式1的发送过程：串行通信模式发送时，数据由串行发送端TxD输出。当主机执行一条写“SBUF“的指令就启动串行通信的发送，写“SBUF”信号还把“1”装入发送移位寄存器的第9位，并通知TX控制单元开始发送。发送各位的定时是由16分频计数器同步。

移位寄存器将数据不断右移送TxD端口发送，在数据的左边不断移入“0”作补充。当数据的最高位移到移位寄存器的输出位置，紧跟其后的是第9位“1”，在它的左边各位全为“0”，这个状态条件，使TX控制单元作最后一次移位输出，然后使允许发送信号“SEND”失效，完成一帧信息的发送，并置位中断请求位TI，即TI=1，向主机请求中断处理。

模式1的接收过程：当软件置位接收允许标志位REN，即REN=1时，接收器便以选定波特率的16分频的速率采样串行接收端口RxD，当检测到RxD端口从“1”→“0”的负跳变时就启动接收器准备接收数据，并立即复位16分频计数器，将1FFH植装入移位寄存器。复位16分频计数器是使它与输入位时间同步。

16分频计数器的16个状态是将1波特率（每位接收时间）均为16等份，在每位时间的7、8、9状态由检测器对RxD端口进行采样，所接收的值是这次采样直经“三中取二”的值，即3次采样至少2次相同的值，以此消除干扰影响，提高可靠性。在起始位，如果接收到的值不为“0”（低电平），则起始位无效，复位接收电路，并重新检测“1"~”0”的跳变。如果接收到的起始位有效，则将它输入移位寄存器，并接收本帧的其余信息。

接收的数据从接收移位寄存器的右边移入，已装入的1FFH向左边移出，当起始位"0"移到移位寄存器的最左边时，使RX控制器作最后一次移位，完成一帧的接收。若同时满足以下两个条件：

·RI=0；
·SM2=0或接收到的停止位为1。

则接收到的数据有效，实现装载入SBUF，停止位进入RB8，置位RI，即RI=1，向主机请求中断，若上述两条件不能同时满足，则接收到的数据作废并丢失，无论条件满足与否，接收器重又检测RxD端口上的"1"一”0”的跳变，继续下一帧的接收。接收有效，在响应中断后，必须由软件清0，即RI=0。通常情况下，串行通信工作于模式1时，SM2设置为"0"。

串行通信模式1的波特率是可变的，可变的波特率由定时器/计数器1或定时器2产生，优先选择定时器2产生波特率。

当串行口1用定时器2作为其波特率发生器时，串行口1的波特率=（定时器T2的溢出率）/4.
（注意：此时波特率也与SMOD无关。）

当串行口1用定时器1作为其波特率发生器且定时器1工作于模式0（16位自动重装载模式）时，串行口1的波特率=（定时器1的溢出率）/4.
（注意：此时波特率与SMOD无关。）

串口示例程序


/*************  功能说明    **************使用说明：使用前确认MAIN_Fosc(时钟频率）和 波特率
双串口全双工中断方式收发通讯程序。
设置Timer2做波特率发生器
通过PC向MCU发送数据, MCU收到后通过串口把收到的数据原样返回.******************************************/#define   MAIN_Fosc           16000000uL  //定义主时钟
#include "stdio.h"
#include    "STC15Fxxxx.H"#define     BaudRate1           115200uL        //波特率
#define     UART1_BUF_LENGTH    32
#define     Timer2_Reload   (65536UL -(MAIN_Fosc / 4 / BaudRate1))      //Timer2 重装值u8  TX1_Cnt;    //发送计数
u8  RX1_Cnt;    //接收计数
bit B_TX1_Busy; //发送忙标志u8   idata RX1_Buffer[UART1_BUF_LENGTH]; //接收缓冲void  UART1_config(); // 选择波特率使用Timer2做波特率char putchar(unsigned char c);//串口打印函数
//void  PrintString1(u8 *puts);
void  delay_ms(unsigned int ms);//延时函数//========================================================================
// 函数: void main(void)
// 描述: 主函数。
//========================================================================
void main(void)
{P1M1 |=0x00; P1M0 |=0x01;//设置P10为推挽输出
//  P0M1 = 0;  P0M0 = 0;  //设置为准双向口
//  P1M1 = 0;  P1M0 = 0;  //设置为准双向口
//  P2M1 = 0;  P2M0 = 0;  //设置为准双向口
//  P3M1 = 0;  P3M0 = 0;  //设置为准双向口
//  P4M1 = 0;  P4M0 = 0;  //设置为准双向口
//  P5M1 = 0;  P5M0 = 0;  //设置为准双向口
//  P6M1 = 0;  P6M0 = 0;  //设置为准双向口
//  P7M1 = 0;  P7M0 = 0;  //设置为准双向口S1_USE_P30P31();UART1_config();    // 选择波特率, 2: 使用Timer2做波特率, 其它值: 使用Timer1做波特率.EA = 1;   //允许总中断printf("STC15F2K60S2 UART1 Test Prgramme!\r\n");   //UART1发送一个字符串while (1){printf("\t perseverance51 \r\n"); delay_ms(500);P10 = ~P10;if((TX1_Cnt != RX1_Cnt) && (!B_TX1_Busy))    //收到数据, 发送空闲{SBUF = RX1_Buffer[TX1_Cnt];       //把收到的数据远样返回B_TX1_Busy = 1;if(++TX1_Cnt >= UART1_BUF_LENGTH) TX1_Cnt = 0;}}
}//========================================================================
// 函数: void PrintString1(u8 *puts)
// 描述: 串口1发送字符串函数。
// 参数: puts:  字符串指针.
// 返回: none.
// 版本: VER1.0
// 日期: 2014-11-28
// 备注:
//========================================================================
///*
//void PrintString1(u8 *puts)   //发送一个字符串
//{//    for (; *puts != 0;   puts++)       //遇到停止符0结束
//  {//      SBUF = *puts;
//      B_TX1_Busy = 1;
//      while(B_TX1_Busy);
//  }
//}
//*/
//----------------------------------------------------------
//  函数名称：putchar(unsigned char c)
//  函数功能：串口发送一个字节
//      功能：包含stdio.h实现printf打印
//----------------------------------------------------------  char putchar(unsigned char c)
{SBUF = c;                     //发送数据B_TX1_Busy = 1;while(B_TX1_Busy);
//     while(!TI);                  //等待发送完成
//     TI=0;                           //清零发送标志位;return c;
}//========================================================================
// 函数: void UART1_config(u8 brt)
// 描述: UART1初始化函数。
// 参数: brt: 选择波特率, 2: 使用Timer2做波特率, 其它值: 使用Timer1做波特率.
// 返回: none.
// 版本: VER1.0
// 日期: 2014-11-28
// 备注:
//========================================================================
void    UART1_config()  // 选择波特率使用Timer2做波特率
{/*********** 波特率使用定时器2 *****************/SCON = 0x50;     //8位数据,可变波特率AUXR |= 0x01;      //S1 BRT Use Timer2;AUXR |= 0x04;      //定时器时钟1T模式TH2 = Timer2_Reload  / 256;TL2 = Timer2_Reload  % 256;AUXR |= 0x10;       //定时器2开始计时//SCON = (SCON & 0x3f) | 0x40;   //UART1模式, 0x00: 同步移位输出, 0x40: 8位数据,可变波特率, 0x80: 9位数据,固定波特率, 0xc0: 9位数据,可变波特率
//  PS  = 1;   //高优先级中断ES  = 1;   //允许中断REN = 1; //允许接收P_SW1 &= 0x3f;//串口在[P3.0/RxD,P3.1/TxD]P_SW1 |= 0x00;        //UART1 switch to, 0x00: P3.0 P3.1, 0x40: P3.6 P3.7, 0x80: P1.6 P1.7 (必须使用内部时钟)
//  PCON2 |=  (1<<4);    //内部短路RXD与TXD, 做中继, ENABLE,DISABLEPCON2 &=0x3f;//主时钟不对外输出时钟,B_TX1_Busy = 0;TX1_Cnt = 0;RX1_Cnt = 0;
}//========================================================================
// 函数: void UART1_int (void) interrupt UART1_VECTOR
// 描述: UART1中断函数。
// 参数: nine.
// 返回: none.
// 版本: VER1.0
// 日期: 2014-11-28
// 备注:
//========================================================================
void UART1_int (void) interrupt UART1_VECTOR
{if(RI){RI = 0;RX1_Buffer[RX1_Cnt] = SBUF;if(++RX1_Cnt >= UART1_BUF_LENGTH) RX1_Cnt = 0;   //防溢出}if(TI){TI = 0;B_TX1_Busy = 0;}
}//========================================================================
// 函数: void  delay_ms(unsigned char ms)
// 描述: 延时函数。
// 参数: ms,要延时的ms数, 这里只支持1~255ms. 自动适应主时钟.
// 返回: none.
// 版本: VER1.0
// 日期: 2013-4-1
// 备注:
//========================================================================
void  delay_ms(unsigned int ms)
{unsigned int i;do{i = MAIN_Fosc / 13000;while(--i)    ;   //14T per loop}while(--ms);
}

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