定时器与波特率

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1、在串行通信中,收发双方对发送或接收的数据速率要有一定的约定，我们通过软件对MCS51 串行口编程可约定四种工作方式。其中，方式 0 和方式 2 的波特率是固定的，而方式 1 和方式 3 的波特率是可变的，由定时器 T1 的溢出率决定。串行口的四种工作方式对应着三种波特率。由于输人的移位时钟的来源不同，所以，各种方式的波特率计算公式也不同。 一、方式 0 的波特率方式 0 时，移位时钟脉冲由 S6(即第 6 个状态周期，第 12 个节拍)给出，即每个机器周期产生一个移位时钟，发送或接收一位数据。所以，波特率为振荡频率的十二分之一，并不受 PCON 寄存器中 SMOD 的影响，即：方式 0 的波特

2、率fosc12三、方式 l 和方式 3 的波特率 方式 1 和方式 3 的移位时钟脉冲由定时器 T1 的溢出率决定，故波特宰由定时器 T1 的溢出率与 SMOD 值同时决定，即：方式 1 和方式 3 的波特率2SMOD/32T1 溢出率其中，溢出率取决于计数速率和定时器的预置值。计数速率与 TMOD 寄存器中 CT 的状态有关。当 CT0 时，计数速率fosc2；当 CT1 时，计数速率取决于外部输入时钟频率。当定时器 Tl 作波特率发生器使用时，通常选用可自动装入初值模式(工作方式 2)，在工作方式 2 中，TLl 作为计数用，而自动装入的初值放在 THl 中，设计数初值为 x，则每过“25

3、6 一 x”个机器周期，定时器 T1 就会产生一次溢出。为了避免因溢出而引起中断，此时应禁止 T1 中断。这时，溢出周期为：系统晶振频率选为 110592MHZ 就是为了使初值为整数，从而产生精确的波特率。如果串行通信选用很低的波特率，可将定时器 Tl 置于工作方式 0 或工作方式 1，但在这种情况下，T1 溢出时，需用中断服务程序重装初值。中断响应时间和执行指令时间会使波特率产生一定的误差，可用改变初值的办法加以调整。表 62 列出了各种常用的波特率及其初值。51 单片机串口通信及波特率设置 2010-05-21 14:131653 人阅读评论(0)收藏举报MCS-51 单片机具有一个全双工

4、的串行通信接口，能同时进行发送和接收。它可以作为UART（通用异步接收和发送器）使用，也可以作为同步的移位寄存器使用。1. 数据缓冲寄存器 SBUFSBUF 是可以直接寻址的专用寄存器。物理上，它对应着两个寄存器，即一个发送寄存器一个接收寄存器，CPU 写 SBUF 就是修改发送寄存器；读 SBUF 就是读接收寄存器。接收器是双缓冲的，以避免在接收下一帧数据之前，CPU 未能及时的响应接收器的中断，没有把上一帧的数据读走而产生两帧数据重叠的问题。对于发送器，为了保持最大的传输速率，一般不需要双缓冲，因为发送时 CPU是主动的，不会产生重叠问题。2. 状态控制寄存器 SCONSCON 是一个逐位

5、定义的 8 位寄存器，用于控制串行通信的方式选择、接收和发送，指示串口的状态，SCON 即可以字节寻址也可以位寻址，字节地址 98H，地址位为 98H9FH。它的各个位定义如下：MSB LSB SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISM0 和 SM1 是串口的工作方式选择位，2 个选择位对应 4 种工作方式，如下表，其中 Fosc 是振荡器的频率。SM0 SM1工作方式功能波特率 0 008 位同步移位寄存器Fosc/12 0 1110 位 UART可变 1 0211 位 UARTFosc/64 或 Fosc/32 1 1311 位 UART可变SM2 在工作方式 2 和 3 中是多机通

6、信的使能位。在工作方式 0 中，SM2 必须为 0。在工作方式1 中，若 SM2=1 且没有接收到有效的停止位，则接收中断标志位 RI 不会被激活。在工作方式 2 和 3中若 SM2=1 且接收到的第 9 位数据（RB8）为 0，则接收中断标志 RB8 不会被激活，若接收到的第9 位数据（RB8）为 1，则 RI 置位。此功能可用于多处理机通信。REN 为允许串行接收位，由软件置位或清除。置位时允许串行接收，清除时禁止串行接收。TB8 是工作方式 2 和 3 要发送的第 9 位数据。在许多通信协议中该位是奇偶位，可以按需要由软件置位或清除。在多处理机通信中，该位用于表示是地址帧还是数据帧。RB

7、8 是工作方式 2 和 3 中接收到的第 9 位数据（例如是奇偶位或者地址/数据标识位），在工作方式 1 中若 SM2=0，则 RB8 是已接收的停止位。在工作方式 0 中 RB8 不使用。TI 为发送中断标志位，由硬件置位，软件清除。工作方式 0 中在发送第 8 位末尾由硬件置位；在其他工作方式时，在发送停止位开始时由硬件置位。TI=1 时，申请中断。CPU 响应中断后，发送下一帧数据。在任何工作方式中都必须由软件清除 TI。RI 为接收中断标志位，由硬件置位，软件清除。工作方式 0 中在接收第 8 位末尾由硬件置位；在其他工作方式时，在接收停止位的中间由硬件置位。RI=1 时，申请中断，要

8、求 CPU 取走数据。但在工作方式 1 中，SM2=1 且未接收到有效的停止位时，不会对 RI 置位。在任何工作方式中都必须由软件清除 RI。系统复位时，SCON 的所有位都被清除。控制寄存器 PCON 也是一个逐位定义的 8 位寄存器，目前仅仅有几位有定义，如下所示：MSB LSB SMOD GF1 GF0 PD IDL 仅最高位 SMOD 与串口的控制有关，其他位与掉电方式有关。PCON 的地址为 87H 只能按字节寻址，SMOD 是串行通信波特率系数控制位，当串口工作在工作方式 1、2 时，若使用 T1 作为波特率发生器其 SMOD=1 则波特率加倍（见下面详述）。GF1 和 GF0 用

9、于一般的用途，对于 AT89 系列为通用的标志位，PD 为电源下降位，对于 AT89系列，PD 为 1 进入掉电状态，IDL 为 IDLE 模式位，对于 AT89 系列，IDL 为 1 进入空闲工作方式，在 PD 和 IDL 同时为 1 时，PD 优先。（1） 工作方式 0SM0=0 且 SM1=0 时，串口选择工作方式 0，实质这是一种同步移位寄存器模式。其数据传输的波特率固定为 Fosc/12，数据由 RXD 引脚输入或输出，同步时钟由 TXD 引脚输出。接收/发送的是 8 位数据，传输是低位在前，帧格式如下： .D0D1D2D3D4D5D6D7 .（2）工作方式 1当 SM0=0 且 S

10、M1=1 时，串口选择工作方式 1，其数据传输的波特率由定时/计数器 T1、T2 的溢出速率决定，可通过程序设定。当 T2CON 寄存器中的 RCLK 和 TCLK 置位时，用 T2 作为发送和接收波特率发生器，而 RCLK=TCLK=0 时，用 T1 作为波特率发生器，两者还可以交叉使用，即发送和接收采用不同的波特率。数据由 TXD 引脚发送，由 RXD 引脚接收。发送或接收一帧的数据为 10 位，即 1 位起始位（0）、8 位数据位（低位在先）和 1 位停止位（1）。真格式如下：起始位 0D 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7停止位 1类似于工作方式 0，当执行任一条 SBUF

11、指令时，就启动串行数据的发送。在执行写入 SBUF 的指令时，也将“1”写入发送移位寄存器的第 9 位，并通知发送控制器有发送请求。实际上，发送过程始于内部的 16 分频计数器下次满度翻转（全“1”变全“0”）后的那几个机器周期的开始。所以，每位的发送过程与 16 分频计数器同步，而不是与“写 SBUF”同步。此方式的工作过程包括发送和接收两部分。当执行任一条写 SBUF 指令时，就启动串行数据的发送。在执行写入 SBUF 的指令时，也将“1”写入发送移位寄存器的第 9 位，并使发送控制器开始发送。在这期间，内部的定时保证写入 SBUF 与激活发送之间有一个完整的机器周期。当发送脉冲有效后，移

12、位寄存器的内容由 RXD 引脚串行移位输出，移位脉冲由 TXD 引脚输出。在发送有效的每个机器周期，发送移位寄存器右移一位，就在其左边补“0 ”。当数据的最高位移到移位寄存器的输出时，原写入第 9 位的“1”正好移到最高位的左边一位，由此向左的所有位都为“0”，这标志着发送控制器要进行最后依次移位，并撤消发送有效，同时使发送中断标志 TI 置位。当 REN=1 且接收中断标志 RI 位清除时，即启动一个接收过程。在下一个机器周期，接收控制器将“11111110”写入接收移位寄存器，并在下一周期内激发接收有效，同时由 TXD 引脚输出移位脉冲。在移位脉冲的控制下，接收移位寄存器的内容每一个机器周

13、期左移一位，同时由 RXD 引脚接收一位输入信号。每当接收移位寄存器左移一位，原写入的“11111110”也左移一位。当最右边的“0”移到最左边时，标志着接收控制器要进行最后一次移位。在最后移位即将结束时，接收移位寄存器的内容送入到接收数据缓冲寄存器 SBUF，然后在启动接收的第 10 个机器周期时，清除接收信号，将 RI 置位。如果在第一个时钟周期中接收到的不是起始位（“0”），就复位接收电路，继续检测 RXD 引脚上1 到 0 的跳变。如果接收到的是起始位，就将其移入接收移位寄存器，然后接收该帧的其他位。接收到的位从右边移入，原来写入的 1 从左边移出，当起始位移到最左边时，接收控制器将控

14、制进行最后一次移位，把接收到的第 9 为数据送到接收数据缓冲器 SBUF 和 RB8，同时置位 RI。在进行最后一次移位时，能将数据送入到接收数据缓冲器 SBUF 和 RB8 而且置位 RI 的条件如下： RI=0，即上一真数据接收完成时，发出的中断请求已经被响应，SBUF 中的上一帧数据已经被取走。 SM2=0 或接收到的停止位为 1。这两个条件有一个不满足接收到的数据就有可能丢失，并且无法修复；如两者都满足则数据装入SBUF，停止位装入 RB8 且置位 RI。开始发送后的一个位周期，发送信号有效，开始将起始位送 TXD 引脚。一位时间后，数据信号有效。发送移位寄存器将数据由低位到高位顺序输

15、出至 TXD 引脚。一位时间后第一个移位脉冲出现，将最低数据位从右边移出，同时从左边补上“0”。当数据的最高位移到移位寄存器的输出端时，先前写入第 9 位的“1”正好移到最高位的左边一位，而它的左区全部为“0”。在第 10 个位周期（16 分频计数器回 0 时），发送控制器要进行最后一次清除发送信号，同时使发送中断标志 TI 置位。当 REN=1 且接收中断标志 RI 位清除后，若在 RXD 引脚上检测到一个由“1”到“0”的跳变，立即启动一次接收的过程。同时复位 16 分频计数器，使输入位的边沿与时钟对齐，并将 1FFH（9 个“1”）写入接收移位寄存器。接收控制器继续以波特率的 16 倍的

16、速率继续对 RXD 引脚进行检测，对每一位时间的第 7、8、9 个计数状态的采样值用多数表决法，当 2 次或 2 次以上的采样值相同时，采样值被接受。（1） 工作方式 2 和 3当 SM0=1 且 SM1=0 时，串口选择工作方式 2，当 SM0=1 且 SM1=1 时，串口选择工作方式3。数据由 TXD 引脚发送由 RXD 引脚接收。发送和接收的一帧信息为 11 位，即 1 位起始位（0），9 位数位（低位在前,第 9 位数据位是可编程位）1 位停止位（1）。发送时，可编程位（TB8）可赋 0 或 1，接收时可编程位进入 SCON 中的RB8。帧的格式如下： 起始位 0D 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7可编程位 D8停止位 18051 单片机波特率计算公式（配套 C 语言例程） 8051 单片机使用定时器定时器 1 工作在方式方式 2 的情况下作为串口波特率发生器串口波特率发生器，其波特率波特率=(2smod /32)(定时器 T1 溢出率)，其中 smod 是 PCON，表示是否波特率加倍，Fsoc 是系统