51單片機的UART串行通信是基于其串行口的可編程硬件結構，只要用正確的程序代碼通過初始化串行口對應寄存器的形式將其串行硬件結構初始化，再編寫符合此串行口通信的程序代碼便能夠實現串行通信，其硬件結構決定了編程機制（ 當然還要靠51芯片內CPU等機制 ）。此結構具有UART( 通用異步收發器 )的全部功能，能同時進行數據的發送和接收，也可作為同步移位寄存器使用。此結構集成于單片機內部。

Figure1：51串行口結構

2 51串行口通信編程機制

決定編程機制的先決條件是51單片機的硬件結構及51芯片內部CPU的執行機制。根據串行通信口硬件結構，實現UART通信可以分為兩步:

(1)初始化串行通信口( UART )

• 配置SCON：設定串口方式( SM0及SM1位配置4種方式)；串口是否要接收數據(REN位)
• 設定PCON寄存器的SMOD位(若非串口方式0 )
• 若串口為方式1和方式3，則需要配置TMOD:選擇定時器1并配置其初值裝載方式(MI M0位)，并設置TH1，TL0的初值以確定通信的波特率(由波特率的計算公式)，然后配置TCON：開啟定時器1( TR1 )。
• 允許使用中斷( ES )，開啟UART中斷( EA )

可以這些寄存器的配置含義可以查看相應的知識點：中斷配置IE寄存器、定時/計數方式配置寄存器TMOD、定時/計數控制寄存器及通信寄存器SCON寄存器筆記。

(2)程序實現：編寫發送/接收數據代碼及中斷服務程序

注：TI及RI的置位可查看SCON寄存器TI RI被置位的條件

[1]發送的數據需要通過程序指令“SBUF =數據;”來將數據送往串行發送緩沖寄存器中，在此條語句后，要用循環判斷SCON寄存器中的TI位是否被硬件置位1（表示發送完畢），等待發送完畢，TI置位被置為1時會進入串行中斷服務程序[由此不能在串行中斷服務程序里面將TI置0，因為從循環里面進入中斷后會返回到循環語句中來，所以要在串行中斷服務程序之外將TI置0，置0的目的是提供下一次數據發送成功的依據或進入中斷服務器程序]，需要用程序代碼將TI重新置為0；然后再由CPU控制的時序將數據從TXD( P3.1 )腳發出，經過連接的串口線到從設備(接收數據的設備)。

[2]獲取接收到數據時需要通過程序指令“存數據變量=SBUF;”將串行接收緩沖寄存器接收到的數據讀取到程序中來，當接收到數據完畢后，RI會被硬件置位1，此時也會進入串行中斷服務程序，需要用程序指令將RI重新置位0。當然接收數據是由RXD( P3.0 )引腳完成。

[3]串行中斷服務程序的中斷號為4，所以編寫串行中斷服務程序時需要有以下格式：

void函數名（）interrupt 4

{

中斷服務程序內容

}

串行中斷服務函數當TI或RI被硬件置位1時才被系統調用。TI被硬件置1的情況是，當串行發送緩沖寄存器內的數據被通過TXD( P3.1 )發送完畢時(不同的串口方式置1條件不同)不是指將數據存入串行發送緩沖器中時TI會被置1，同理RI被置1的情況是當RXD( P3.0 )接收到數據將此數據按位存入串行接收緩沖寄存器內完畢時(不同串口方式置1的條件不同)不是指從串行接收緩沖寄存器讀完數據時RI會被置1。這個數據的長度和TI( RI )被置位1根據串行通信方式不同而不同。

對于用程序來實現51單片機中的串行通信還需要明確兩點（與其它部分的聯系）：

(1)在51單片機串行通信的方式1和方式3中，波特率由定時器1的溢出率決定。

(2)SBUF為特殊功能寄存器，它在程序中的兩種不同的指令形式表示不同的含義，當在程序中用寫指令“SBUF=a;”時，表示將a存入串行數據發送緩沖寄存器中；當在程序中使用讀指令“a=SBUF;”時，表示向串行數據接收緩沖寄存器讀數據并將得到數據賦值于a。接收器具有雙緩沖結構，即在從接收寄存器中前一個已經收到的字節之前，便能接收第二個字節，如果第二個字節已經接收完畢，第一個字節還沒有被讀出，則第一個字節就損失（ 被覆蓋 ）。而發送器中的數據是由CPU控制的，所以不必程序用戶擔憂。

3 程序實現串行通信

程序的大體框架為main主函數、串行中斷服務程序、子函數（初始化串口、延時函數，字符串處理函數等）

(1)首先是用程序實現串行通信的初始化

(2)用程序實現發數據

將要發送的數據賦值給SBUF即可。

這是發送一次數據（如一個字符，在串口發送方式1下占10個位）的代碼，可單獨寫成函數。此種寫法不可以將“TI = 0;”寫在中斷函數中，不然會造成死循環。

(3)在中斷函數中接受數據

不管發送數據成功還是接受到數據都會進入到中斷程序中，故而在中斷程序中判斷是否RI被置位為1，如是則表示收到了數據。

然后只需要在主程序main函數中調用串行口初始化函數及用一定的邏輯調用數據發送函數即可。

(4)通過串口調試助手來觀察程序執行效果

發數據顯示

設置串口調試助手：

Figure2：向調試助手發數據顯示

在串口調試助手中按照下劃線部分設置后，結果顯示區域就會顯示由程序發將上來的數據。

串口調試助手往單片機發送數據并再顯示到串口調試界面之上

Figure3：調試助手向單片機發送數據顯示界面

對串口調試助手的設置除了發送數據之上的設置之外還需要在表格中填入字符串，然后點擊表格下畫圈使之為“停止循環發送”，然后就可以將收到的數據同將要發送的數據一起發送到串口調試界面之上來。

此次筆記記錄完畢。