1、通信的三種基本類型
我們常用的通信通?？梢苑譃閱喂?、半雙工、全雙工通信。
單工就是指只允許一方向另外一方傳送信息，而另一方不能回傳信息。比如我們的電視遙控器，我們的收音機廣播等，都是單工通信技術(shù)。
半雙工是指數(shù)據(jù)可以在雙方之間相互傳播，但是同一時刻只能其中一方發(fā)給另外一方，比如我們的對講機就是典型的半雙工。
全雙工通信就發(fā)送數(shù)據(jù)的同時也能夠接受數(shù)據(jù)，兩者同步進行，就如同我們的電話一樣，我們說話的同時也可以聽到對方的聲音。
2、uart模塊介紹
io口模擬串口通信，大家了解了串口通信的實質(zhì)，但是我們的單片機程序卻需要不停的檢測掃描單片機io口收到的數(shù)據(jù)，大量占用了cpu資源。這時候就會有聰明人想了，其實我們不是很關(guān)心通信的過程，我們只需要一個通信的結(jié)果，最終得到接收到的數(shù)據(jù)就行了。這樣我們可以在單片機內(nèi)部做一個硬件模塊，讓他自動接收數(shù)據(jù)，接收完了，通知我們一下就可以了，我們的51單片機內(nèi)部就存在這樣一個uart模塊，要正確使用它，當然還得先把對應的特殊功能寄存器配置好。
51單片機的uart串行口的結(jié)構(gòu)由串行口控制寄存器scon、發(fā)送和接收電路三部分構(gòu)成，先來了解一下串口控制寄存器scon。
表1scon--串行控制寄存器的位分配(地址：98h)
可位尋址；復位值：0x00；復位源：任何復位
位
7
6
5
4
3
2
1
0
符號
sm0
sm1
sm2
ren
tb8
rb8
ti
ri
表2scon--串行控制寄存器的位描述
位
符號
描述
7
sm0
這兩位共同決定了串口通信的模式0到模式3共4種模式。我們最常用的就是模式1，也就是sm0=0，sm1=1，下邊我們重點就講模式1，其他模式從略。
6
sm1
5
sm2
多機通信控制位(很少用)，模式1直接清零。
4
ren
使能串行接收。由軟件置位使能接收，軟件清零則禁止接收
3
tb8
模式2和3中將要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)(很少用)
2
rb8
模式2和3中接收第9位數(shù)據(jù)(很少用)，模式1用來接收停止位
1
ti
發(fā)送中斷標志位，模式1下，在數(shù)據(jù)位最后一位發(fā)送結(jié)束，開始發(fā)送停止位時由硬件自動置1，必須通過軟件清零。也就是說，再發(fā)送前我們清零ti，發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)發(fā)送到停止位時，ti硬件置1，方便我們cpu查詢發(fā)送完畢狀態(tài)。
0
ri
接收中斷標志位，當接收電路接收到停止位的中間位置時，ri由硬件置1。也就是說，接收數(shù)據(jù)之前我們必須清零ri，接受數(shù)據(jù)到停止位的中間位置時，ri硬件置1，方便我們cpu查詢到接收狀態(tài)。
前邊學了那么多寄存器的配置，相信scon這個地方，對于大多數(shù)同學來說已經(jīng)不是難點了，應該能看懂并且可以自己配置了。對于串口的四種模式，模式1是最常用的，就是我們前邊提到的1位起始位，8位數(shù)據(jù)位和1位結(jié)束位。因為我們的教程不同于教科書，只要有的功能都一一介紹，我們只介紹實用的技術(shù)，所以其他3種模式，真正遇到需要使用的時候大家再去查資料就行。
在我們使用io口模擬串口通信的時候，我們串口的波特率是使用定時器0的中斷體現(xiàn)出來的。在實際串口模塊中，有一個專門的波特率發(fā)生器用來控制發(fā)送數(shù)據(jù)的速度和讀取接收數(shù)據(jù)的速度。對于stc89c52rc單片機來講，這個波特率發(fā)生器只能由定時器1或定時器2產(chǎn)生，而不能由定時器0產(chǎn)生，這和我們模擬的通信是完全不同的概念。
如果用定時器2，需要配置額外的寄存器，默認是使用定時器1的，我們本章內(nèi)容主要是使用定時器1作為波特率發(fā)生器來講解，方式1下的波特率發(fā)生器必須使用定時器1的模式2，也就是自動重裝載模式，定時器的初值具體的計算公式是：
th1=tl1=256-晶振值/12/2/16/波特率
和波特率有關(guān)的還有一個寄存器，是一個電源管理寄存器pcon，他的最高位可以把波特率提高一倍，也就是如果寫pcon|=0x80以后，計算公式就成了
th1=tl1=256-晶振值/12/16/波特率
數(shù)字的含義這里解釋一下，256是8位數(shù)據(jù)的溢出值，也就是tl1的溢出值，11059200就是我們板子上單片機的晶振，12是說1個機器周期是12個時鐘周期，值得關(guān)注的是這個16，重點說明。我們在io口模擬串口通信接收數(shù)據(jù)的時候，我們采集的是這一位數(shù)據(jù)的中間位置，而實際上串口模塊比我們模擬的要復雜和精確一些。他采取的方式是把一位信號采集16次，其中第7、8、9次取出來，這三次中其中兩次如果是高電平，那么就認定這一位數(shù)據(jù)是1，如果兩次是低電平，那么就認定這一位是0，這樣一旦受到意外干擾讀錯一次數(shù)據(jù)，也依然可以保證最終數(shù)據(jù)的正確性。
了解了串口采集模式，在這里要給大家留一個思考題。“晶振值/12/2/16/波特率”這個地方計算的時候，出現(xiàn)不能除盡，或者出現(xiàn)小數(shù)怎么辦，允許出現(xiàn)多大的偏差？把這部分理解了，也就理解了我們的晶振為何使用11.0592m了。
串口通信的發(fā)送和接收電路，我們主要了解一下他們在物理上有2個名字相同的sbuf寄存器，他們的地址也都是99h，但是一個用來做發(fā)送緩沖，一個用來做接收緩沖。意思就是說，有2個房間，兩個房間的門牌號是一樣的，其中一個只出人不進人，另外一個只進人不出人，這樣的話，我們就可以實現(xiàn)uart的全雙工通信，相互之間不會產(chǎn)生干擾。但是在邏輯上呢，我們每次只操作sbuf，單片機會自動根據(jù)對它執(zhí)行的是“讀”還是“寫”操作來選擇是接收sbuf還是發(fā)送sbuf，后邊通過程序，我們就會徹底了解這個問題。
3、uart串口程序
一般情況下，我們編寫串口通信程序的基本步驟如下所示：
1、配置串口為模式1。
2、配置定時器t1為模式2，即自動重裝模式。
3、確定波特率大小，計算定時器th1和tl1的初值，如果有需要可以使用pcon進行波特率加倍。
4、打開定時器控制寄存器tr1，讓定時器跑起來。
這個地方還要特別注意一下，就是在使用t1做波特率發(fā)生器的時候，千萬不要再使能t1的中斷了。
我們先來看一下由io口模擬串口通信直接改為使用硬件uart模塊時程序代碼，看看程序是不是簡單了很多，因為大部分的工作硬件模塊都替我們做了。程序功能和io口模擬的是完全一樣的。
#include
voidconfiguart(unsignedintbaud);
voidmain()
{
configuart(9600);//配置波特率為9600
while(1)
{
while(!ri);//等待接收完成
ri=0;//清零接收中斷標志位
sbuf=sbuf+1;//接收到的數(shù)據(jù)+1后，發(fā)送回去；
//等號左邊的sbuf實際上就是發(fā)送sbuf，因為對它的操作是“寫”；
//等號右邊的是接收sbuf，因為對它的操作是“讀”。
while(!ti);//等待發(fā)送完成
ti=0;//清零發(fā)送中斷標志位
}
}
voidconfiguart(unsignedintbaud)//串口配置函數(shù)，baud為波特率
{
scon=0x50;//配置串口為模式1
tmod&=0x0f;//清零t1的控制位
tmod|=0x20;//配置t1為模式2
th1=256-(11059200/12/32)/baud;//計算t1重載值
tl1=th1;//初值等于重載值
et1=0;//禁止t1中斷
tr1=1;//啟動t1
}
當然了，這個程序還是在主循環(huán)里等待接收中斷標志位和發(fā)送中斷標志位的方法來編寫的，而實際工程開發(fā)中，當然就不能這么干了，所以就用到了串口中斷，來看一下程序。
#include
voidconfiguart(unsignedintbaud);
voidmain()
{
configuart(9600);//配置波特率為9600
while(1);
}
voidconfiguart(unsignedintbaud)//串口配置函數(shù)，baud為波特率
{
scon=0x50;//配置串口為模式1
tmod&=0x0f;//清零t1的控制位
tmod|=0x20;//配置t1為模式2
th1=256-(11059200/12/32)/baud;//計算t1重載值
tl1=th1;//初值等于重載值
et1=0;//禁止t1中斷
tr1=1;//啟動t1
es=1;//打開串口中斷
ea=1;//打開總中斷
}
voidinterruptuart()interrupt4
{
if(ri)//接收到字節(jié)
{
ri=0;//手動清零接收中斷標志位
sbuf=sbuf+1;//接收數(shù)據(jù)+1發(fā)回去，左邊為發(fā)送sbuf，右邊為接收sbuf。
}
if(ti)//字節(jié)發(fā)送完畢
{
ti=0;//手動清零發(fā)送中斷標志位
}
}
大家可以試驗一下試試，看看是不是和前邊用io口模擬通信實現(xiàn)的效果一致，而主循環(huán)卻完全空出來了，我們就可以隨意添加其它功能代碼進去。