中斷（Interrupt）是指在計(jì)算機(jī)運(yùn)行過程中，出現(xiàn)某些意外情況需主機(jī)干預(yù)時(shí)，機(jī)器能自動(dòng)停止正在運(yùn)行的程序并轉(zhuǎn)入處理新情況的程序，處理完畢后又返回原被暫停的程序繼續(xù)運(yùn)行。

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（Timer/Counter）在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)于外界事件的定時(shí)延時(shí)及計(jì)數(shù)功能。

串行通信（Serial Communicate）是計(jì)算機(jī)與外界交換信息的一種基本通信方式。

中斷系統(tǒng)

中斷過程中，請(qǐng)求產(chǎn)生中斷的事件稱為中斷源，中斷源向CPU提出的請(qǐng)求為中斷請(qǐng)求（Interrupt Requst，IRQ），CPU通過上下文切換保存好當(dāng)前的工作狀態(tài)后，轉(zhuǎn)而去處理中斷請(qǐng)求，也就是產(chǎn)生中斷響應(yīng)。直到處理完中斷請(qǐng)求事件，才返回原來(lái)的工作狀態(tài)，繼續(xù)工作。整個(gè)過程如下圖所示：

51單片機(jī)中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如下：

中斷源

51單片機(jī)中有5個(gè)中斷源，如下表所示：

中斷號(hào) 優(yōu)先級(jí) 中斷源 中斷入口地址
0   1(最高級(jí))   外部中斷0   0003H  
1   2   定時(shí)器0   000BH  
2   3   外部中斷1   0013H  
3   4   定時(shí)器1   001BH  
4   5(最低級(jí))   串口中斷   0023H  

每個(gè)中斷源都分配了對(duì)應(yīng)的中斷號(hào)及中斷服務(wù)入口地址，在這個(gè)中斷入口地址里，存放著跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)中斷服務(wù)程序的跳轉(zhuǎn)指令。當(dāng)多個(gè)中斷源同時(shí)向CPU提出中斷請(qǐng)求時(shí)，CPU將根據(jù)中斷源的優(yōu)先級(jí)來(lái)依次響應(yīng)中斷。

相關(guān)寄存器

SFR中與中斷有關(guān)的寄存器有：

IE

IE(Interrupt Enable)，中斷允許寄存器，可位尋址，其各位定義如下：

位地址 AFH AEH ADH ACH ABH AAH A9H A8H
定義   EA   -   (ET2)   ES   ET1   EX1   ET0   EX0  

* EA(Enable All)：CPU中斷總控制位，EA=1，CPU對(duì)所有中斷開放，EA=0，CPU禁止一切中斷響應(yīng)。
* ES(Enable Serial)：串口中斷允許控制位，ES=1，允許串行口接受、發(fā)送中斷。
* ET0/ET1(Enable Timer)：定時(shí)/計(jì)數(shù)器0/1中斷允許控制位，ET0/ET1=1，允許T0/T1中斷。52系列單片機(jī)里還有ET2。
* EX0/EX1(Enable Exterior)：外部中斷INT0/INT1中斷允許控制位，EX0/EX1=1，允許外部中斷INT0/INT1中斷。

IP

IP(Interrupt Priority)，中斷優(yōu)先級(jí)寄存器，可位尋址，其各位定義如下。未設(shè)置時(shí)或復(fù)位后，IP各位均為”“則按照系統(tǒng)默認(rèn)的優(yōu)先級(jí)

位地址 BFH BEH BDH BCH BBH BAH B9H B8H
定義   -   -   (PT2)   PS   PT1   PX1   PT0   PX0  

* PS(Priority Serial)：串行口優(yōu)先級(jí)設(shè)定位，PS=1，串行口為高優(yōu)先級(jí)。
* PT0/PT1(Priority Timer)：定時(shí)/計(jì)數(shù)器0/1優(yōu)先級(jí)設(shè)定位，PT0/PT1=1，定時(shí)/計(jì)數(shù)器0/1為高優(yōu)先級(jí)。
* PX0/PX1(Priority Exterior)：外部中斷INT0/INT1優(yōu)先級(jí)設(shè)定位，PX0/PX1=1，外部中斷INT0/INT1為高優(yōu)先級(jí)。

TCON

TCON(Timer Control)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器，可位尋址，其各位定義如下：

位地址 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H
定義   TF1   TR1   TF0   TR0   IE1   IT1   IE0   IT0  

* TF0/TF1(Timer Flag)：定時(shí)/計(jì)數(shù)器0/1溢出標(biāo)志位，當(dāng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)滿溢出時(shí)，由硬件自動(dòng)置“1”，并申請(qǐng)中斷；在進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，又由硬件自動(dòng)置“0”。
* TR0/TR1(Timer Run)：定時(shí)/計(jì)數(shù)器0/1啟停控制位，TR0/TR1=1，啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器。
* IE0/IE1(Interrupt Exterior)：外部中斷INT0/INT1中斷請(qǐng)求標(biāo)志位，外部中斷源有請(qǐng)求時(shí)，對(duì)應(yīng)的標(biāo)志位IE0/IE1由硬件置“1”，當(dāng)CPU響應(yīng)該中斷后，又由硬件自動(dòng)置“0”。
* IT0/IT1(Interrupt Touch)：外部中斷INT0/INT1的觸發(fā)方式選擇位，IT0/IT1=0，對(duì)應(yīng)外部中斷設(shè)置為低電平觸發(fā)方式，IT0/IT1=1，對(duì)應(yīng)外部中斷設(shè)置為邊沿觸發(fā)方式。

中斷處理過程

51單片機(jī)在CPU的每個(gè)機(jī)器周期的S5 P2期間，將自動(dòng)查詢TCON中各個(gè)中斷申請(qǐng)標(biāo)志，若查詢到某個(gè)中斷標(biāo)志位被置位，將啟動(dòng)中斷機(jī)制。

中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求后。要使CPU能夠響應(yīng)中斷，IE中的中斷總允許位EA及對(duì)應(yīng)的中斷允許位（ES/ET/EX）都需要置為“1”。

處理外部中斷時(shí)，若外部中斷設(shè)為低電平觸發(fā)方式，則CPU在每個(gè)查詢中斷申請(qǐng)標(biāo)志時(shí)也將對(duì)INTi引腳進(jìn)行采樣，測(cè)得INTi=0，則認(rèn)為有中斷申請(qǐng)，隨即將IEi標(biāo)志位置位，否則測(cè)得INTi=1，則認(rèn)為無(wú)中斷請(qǐng)求，而清除IEi標(biāo)志位。所以施加在INTi引腳上的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)該大于一個(gè)機(jī)器周期，且小于中斷服務(wù)程序得執(zhí)行時(shí)間。

若外部中斷設(shè)為邊沿觸發(fā)方式，則CPU在每個(gè)查詢中斷申請(qǐng)標(biāo)志時(shí)將對(duì)INTi引腳進(jìn)行采樣，若在連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期采樣到先高后低的電平變化，則認(rèn)為有中斷申請(qǐng)，隨即將IEi標(biāo)志位置位，否則測(cè)得INTi=1，則認(rèn)為無(wú)中斷請(qǐng)求，而清除IEi標(biāo)志位。所以，為了保證CPU在兩個(gè)機(jī)器周期內(nèi)能夠檢測(cè)到由高到低跳變得電平，輸入的高低電平持續(xù)時(shí)間至少要保持12個(gè)振蕩周期（即一個(gè)機(jī)器周期）時(shí)間。

在中斷處理過程中，如果正在執(zhí)行同級(jí)或高優(yōu)先級(jí)的中斷服務(wù)程序，或是正在執(zhí)行的指令還沒完成，則中斷響應(yīng)會(huì)受到阻斷。51單片機(jī)的中斷響應(yīng)時(shí)間最短為3個(gè)機(jī)器周期，其他情況的中斷響應(yīng)時(shí)間一般是3~8個(gè)周期。

在CPU響應(yīng)中斷后，應(yīng)該撤除該中斷請(qǐng)求，否則會(huì)再次產(chǎn)生中斷，進(jìn)入死循環(huán)。

中斷程序的編寫

由中斷的處理過程可知，在編寫中斷管理與控制程序時(shí)應(yīng)該考慮一下幾個(gè)方面：
* CPU開中斷和關(guān)中斷
* 某個(gè)中斷源中斷請(qǐng)求的允許或屏蔽
* 各中斷源優(yōu)先級(jí)別的設(shè)定
* 外部中斷請(qǐng)求的觸發(fā)方式

中斷程序基本編寫格式如下：

匯編：

;中斷入口設(shè)置 ORG 0000H ;起始地址 LJMP MAIN ;跳轉(zhuǎn)到主程序 ORG 0003H ;中斷入口地址1 LJMP INT1 ;跳轉(zhuǎn)到外部中斷INT0服務(wù)程序 ORG 000BH ;中斷入口地址2 LJMP INT2 ;跳轉(zhuǎn)到定時(shí)器0中斷服務(wù)程序，沒有則不寫或?qū)懗伞癛ETI”，下同 ORG 0013H ;中斷入口地址3 LJMP INT3 ;跳轉(zhuǎn)到外部中斷INT1服務(wù)程序 ORG 001BH ;中斷入口地址4 LJMP INT4 ;跳轉(zhuǎn)到定時(shí)器1中斷服務(wù)程序 ORG 0023H ;中斷入口地址5 LJMP INT5 ;跳轉(zhuǎn)到串口中斷服務(wù)程序 ;主程序 ORG 0030H ;起始地址 MAIN: SETB IT0 ;IT0=1，邊沿觸發(fā) SETB EA ;EA=1，開啟總中斷 SETB EX0 ;EX0=1，允許外部中斷INT0 …… LOOP: NOP LJMP LOOP ;死循環(huán) ;中斷服務(wù)程序 ORG 0100H ;起始地址 INT1: PUSH ACC ;保存原來(lái)狀態(tài)，下同 PUSH PSW ; …… INT2: …… …… POP PSW ;恢復(fù)原始狀態(tài)，下同 POP ACC ; RETI ;中斷返回 END ;結(jié)束

C語(yǔ)言：

#include "reg51.h" // 主程序 void main() { IT0 = 1；//注釋同匯編 EX0 = 1； EA = 1； while (1) { …… } } // 中斷處理程序 void int0() interrupt 0 { // 外部中斷INT0服務(wù)程序 …… } 定時(shí)/計(jì)數(shù)器

51單片機(jī)內(nèi)部有兩個(gè)16位可編程的定時(shí)/計(jì)數(shù)器0和1，分別用T0及T1表示。它們的工作方式、定時(shí)時(shí)間、量程、啟動(dòng)方式、等均可通過程序來(lái)設(shè)置和改變。

計(jì)數(shù)功能用于統(tǒng)計(jì)從T0（P3.4）、T1（P3.5）引腳輸入的脈沖負(fù)跳變數(shù)量，每輸入一個(gè)脈沖負(fù)跳變，計(jì)數(shù)器就加1。負(fù)跳變指的是一個(gè)機(jī)器周期采樣為高電平，后一個(gè)機(jī)器周期采樣為低電平。

定時(shí)功能是單片機(jī)通過對(duì)內(nèi)部機(jī)器脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)的，計(jì)數(shù)值乘以機(jī)器周期即是相應(yīng)的時(shí)間。如單片機(jī)采用12MHz晶振，機(jī)器內(nèi)部脈沖頻率為1MHz，機(jī)器周期為1us，計(jì)數(shù)1000次，即1ms時(shí)間。

當(dāng)計(jì)數(shù)值溢出后，定時(shí)計(jì)數(shù)器給出中斷請(qǐng)求，進(jìn)而使CPU去處理中斷事件。

51單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)如下：

相關(guān)寄存器

除前面介紹過的中斷相關(guān)寄存器外，SFR中與定時(shí)/計(jì)數(shù)器有關(guān)的寄存器有：

TMOD

TMOD(Timer Mode)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器模式控制寄存器，不可位尋址，其各位定義如下。其中TMOD的高半字節(jié)D4~D7用來(lái)控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器1，低半字節(jié)D0~D3用來(lái)控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器0。

位號(hào) D7H D6H D5H D4H D3H D2H D1H D0H
定義   GATE   C\T   M1   M0   GATE   C\T   M1   M0  

* GATE：門控制位，用來(lái)控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)方式。GATE=1，由外部中斷引腳INT0/INT1來(lái)啟動(dòng)定時(shí)器T0/T1， 當(dāng)INT0/INT1引腳為高電平且TR0/TR1置位，啟動(dòng)定時(shí)器T0/T1；GATE=0，僅由TR0/TR1置位而啟動(dòng)定時(shí)器T0/T1。
* C\T：功能選擇位，C\T=0，為定時(shí)模式，計(jì)數(shù)脈沖由內(nèi)部提供，計(jì)數(shù)周期等于機(jī)器周期；C\T=1，為計(jì)數(shù)模式，計(jì)數(shù)脈沖由外部引腳T0或T1引入。
* M0/M1：工作方式控制位，用于設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式，如下表：

M0 M1 工作方式 功能
0   0   方式0   13位計(jì)數(shù)器  
1   0   方式1   16位計(jì)數(shù)器  
0   1   方式2   8位重裝計(jì)數(shù)器  
1   1   方式3   定時(shí)器0分為兩個(gè)獨(dú)立8位計(jì)數(shù)器  
T0、T1

T0、T1(Timer)，兩個(gè)定時(shí)/計(jì)時(shí)器的初始賦值寄存器，不可位尋址，用于存放定時(shí)/計(jì)數(shù)的初始值。它們是兩個(gè)16位寄存器，均可分為兩個(gè)獨(dú)立的8位寄存器，高8位記為TH，即TH0、TH1，低8位記為TL，即TL0、TL1。使用定時(shí)/計(jì)數(shù)器時(shí)，當(dāng)外部或系統(tǒng)時(shí)鐘振蕩器輸入一個(gè)脈沖時(shí)，對(duì)應(yīng)寄存器的值便自動(dòng)加1。

編程時(shí)需要注意，16位計(jì)數(shù)初始值要分兩次寫入對(duì)應(yīng)初始值寄存器。

定時(shí)/計(jì)數(shù)過程

51單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作模式、工作方式、計(jì)數(shù)初始值及啟停操作均需要在使用前進(jìn)行初始化。

首先是通過TMOD中的GATE位來(lái)設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0/T1的啟動(dòng)操作方式，工作在定時(shí)還是計(jì)數(shù)模式則是通過C/T位來(lái)設(shè)置。其次就是選擇它們的工作方式。

工作方式0、1、3為非自動(dòng)重裝方式，在初始化程序和對(duì)應(yīng)中斷服務(wù)程序中均需要對(duì)初始數(shù)據(jù)寄存器THi、TLi裝載。方式0是一個(gè)13位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，只用了16位寄存器的高8位THi和TLi的低5位0~4位，TLi高3位未用，裝入數(shù)據(jù)時(shí)需要注意。方式1為16位寄存器。

方式3只適用于定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0，一般在定時(shí)/計(jì)時(shí)器T1作串行口波特率發(fā)生器時(shí)，才會(huì)選擇這個(gè)工作模式。此時(shí)T0拆分為兩個(gè)獨(dú)立8位計(jì)數(shù)寄存器TH0和TL0，其中TL0下為8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，操作方式同方式0、1；TH0只做簡(jiǎn)單的內(nèi)部定時(shí)功能，它借用定時(shí)/計(jì)時(shí)器1的控制位TR1和溢出標(biāo)志位TF1，占用T1的中斷資源，啟動(dòng)和停止也僅受TR1控制，此時(shí)T1僅可用在不需要中斷的場(chǎng)合。

方式2為8位重裝寄方式，僅由TLi作為工作寄存器，THi的值一直保持不變。TLi溢出時(shí)，THi的值作為裝載值由CPU自動(dòng)裝入TLi，自動(dòng)完成計(jì)數(shù)值初始化。所以此種方式下需要初始化時(shí)在THi和TLi中放入相同的計(jì)數(shù)值。

T0/T1寄存器中的初值X與定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式、工作模式有關(guān)。

在工作方式0下，為13位寄存器，也就是說(shuō)最大的計(jì)數(shù)值M=213=8192，超過這個(gè)數(shù)字就會(huì)溢出，觸發(fā)中斷。工作方式為1下，為16位寄存器，M=216=65536。工作方式為2下，為8位寄存器，M=28=256。工作方式為3下，定時(shí)/計(jì)數(shù)器0分為高8位和低8位兩個(gè)獨(dú)立8位計(jì)數(shù)器，THi、TLi的M均為28=256。

不管是進(jìn)行定時(shí)還是計(jì)數(shù)模式，其具體實(shí)現(xiàn)都是歸結(jié)于計(jì)數(shù)。

計(jì)數(shù)模式下，是對(duì)外部脈沖數(shù)計(jì)數(shù)，初值X = M - 計(jì)數(shù)值。定時(shí)模式下，是對(duì)機(jī)器周期進(jìn)行計(jì)數(shù)，初值X = M - 計(jì)數(shù)值 = M - 定時(shí)時(shí)間Tc機(jī)器周期Tp = M - 定時(shí)時(shí)間Tc×晶振頻率12。

最后，中斷中的相關(guān)寄存器也需要進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置TRi=1，來(lái)啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器。

定時(shí)/計(jì)數(shù)程序編寫

通過上面對(duì)定時(shí)/計(jì)數(shù)過程的分析，可知編寫想關(guān)功能程序時(shí)，要先進(jìn)行初始化，再根據(jù)公式計(jì)算出定時(shí)初值并裝載。

定時(shí)/計(jì)數(shù)程序基本編寫格式如下：

匯編：

;中斷入口設(shè)置 ORG 0000H ;起始地址 LJMP MAIN ;跳轉(zhuǎn)到主程序 ORG 000BH ;中斷入口地址2 LJMP INT2 ;跳轉(zhuǎn)到定時(shí)器0中斷服務(wù)程序 ORG 001BH ;中斷入口地址4 LJMP INT4 ;跳轉(zhuǎn)到定時(shí)器1中斷服務(wù)程序 ;主程序 ORG 0030H ;起始地址 MAIN: MOV TMOD, #xxH ;設(shè)置工作模式，方式 MOV TH0, #xxH ;計(jì)數(shù)初值，高八位 MOV TL0, #xxH ;低八位 SETB EA ;EA=1 ，開啟總中斷 SETB ET0 ;ET0=1，允許定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷 SETB TR0 ;TR0=1，啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器 …… LOOP: NOP LJMP LOOP ;死循環(huán) ;中斷服務(wù)程序 ORG 0100H ;起始地址 INT2: PUSH ACC ;保存原來(lái)狀態(tài)，下同 PUSH PSW ; MOV TH0, #xxH ;重新賦計(jì)數(shù)初值（非重裝方式下） MOV TL0, #xxH …… INT4: …… …… POP PSW ;恢復(fù)原始狀態(tài)，下同 POP ACC ; RETI ;中斷返回 END ;結(jié)束

C語(yǔ)言：

#include "reg51.h" // 主程序 void main() { TMOD = 0xxx; //注釋同匯編 TH0 = 0xxx; TL0 = 0xxx; EA = 1; ET0 = 1; TR0 = 1; while (1) { …… } } // 中斷處理程序 void int2() interrupt 1{ // 定時(shí)器0中斷服務(wù)程序 TH0 = 0xxx; TL0 = 0xxx; …… } 串口通信 通信相關(guān)概念

計(jì)算機(jī)通信方式可以分為并行（Parallel）與串行（Serial）通信兩大類，它將計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的相結(jié)合，完成計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備或計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的信息交換：

并行通信：數(shù)據(jù)的各個(gè)二進(jìn)制位在不同的數(shù)據(jù)線上同時(shí)傳輸。這樣傳輸速度快，效率高，但所需的數(shù)據(jù)線多，成本高，抗干擾能力較差，適用于近距離傳輸。

串行通信：將數(shù)據(jù)拆分成多個(gè)二進(jìn)制位，逐一的在同一條數(shù)據(jù)線上輸出。雖然這樣傳輸速度較慢，效率較低，但所需的數(shù)據(jù)線少、硬件電路簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)，且適用于遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸。

串行通信又分為同步（Synchronous）通信和異步（Asynchronous）通信兩種方式：

同步通信：串行連續(xù)地傳輸數(shù)據(jù)，待發(fā)送的若干個(gè)字符數(shù)據(jù)構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)塊，在該數(shù)據(jù)塊前部添加1~2個(gè)同步字符，在數(shù)據(jù)塊的末尾添加校驗(yàn)信息，以此種方式構(gòu)成數(shù)據(jù)幀，以數(shù)據(jù)幀為單位進(jìn)行串行通信。

異步通信：每個(gè)字符數(shù)據(jù)被封裝成幀，之后以幀的形式發(fā)送。每一幀由四部分構(gòu)成，分別是起始位、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位和停止位。起始位是數(shù)據(jù)開始傳送的標(biāo)志，用邏輯0表示；數(shù)據(jù)位緊跟起始位，通常是5~8位二進(jìn)制位；校驗(yàn)位用于校驗(yàn)數(shù)據(jù)位是否發(fā)送正確，可以選擇奇校驗(yàn)、偶校驗(yàn)或者不使用校驗(yàn)位。幀和幀之間可以連續(xù)，或者加入任意的空閑位，空閑位用邏輯1表示。

串行數(shù)據(jù)的傳輸制式可分為單工（Simplex）、半雙工（Half Duplex）、全雙工（Full Duplex）。

單工：數(shù)據(jù)傳輸僅能沿一個(gè)方向，不能實(shí)現(xiàn)反向傳輸。

半雙工：數(shù)據(jù)傳輸可以沿兩個(gè)方向，但需要分時(shí)進(jìn)行。

全雙工：數(shù)據(jù)可以同時(shí)進(jìn)行雙向傳輸。

串行通信的錯(cuò)誤校驗(yàn)方式有奇偶校驗(yàn)（Parity Check）、代碼和校驗(yàn)、循環(huán)冗余校驗(yàn)（Cyclical Redundancy Check，CRC）三種：

奇偶校驗(yàn)：在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)位尾隨的1位為奇偶校驗(yàn)位（1或0）。奇校驗(yàn)時(shí)，數(shù)據(jù)中“1”的個(gè)數(shù)與校驗(yàn)位“1”的個(gè)數(shù)之和應(yīng)為奇數(shù)；偶校驗(yàn)時(shí)，數(shù)據(jù)中“1”的個(gè)數(shù)與校驗(yàn)位“1”的個(gè)數(shù)之和應(yīng)為偶數(shù)。接收字符時(shí)，對(duì)“1”的個(gè)數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)，若發(fā)現(xiàn)不一致，則說(shuō)明傳輸數(shù)據(jù)過程中出現(xiàn)了差錯(cuò)。

代碼和校驗(yàn)：發(fā)送方將所發(fā)數(shù)據(jù)塊求和（或各字節(jié)異或），產(chǎn)生一個(gè)字節(jié)的校驗(yàn)字符（校驗(yàn)和）附加到數(shù)據(jù)塊末尾。接收方接收數(shù)據(jù)同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)塊（除校驗(yàn)字節(jié)外）求和（或各字節(jié)異或），將所得的結(jié)果與發(fā)送方的“校驗(yàn)和”進(jìn)行比較，相符則無(wú)差錯(cuò)，否則即認(rèn)為傳送過程中出現(xiàn)了差錯(cuò)。

循環(huán)冗余校驗(yàn)：通過某種數(shù)學(xué)運(yùn)算實(shí)現(xiàn)有效信息與校驗(yàn)位之間的循環(huán)校驗(yàn)，常用于對(duì)磁盤信息的傳輸、存儲(chǔ)區(qū)的完整性校驗(yàn)等。這種校驗(yàn)方法糾錯(cuò)能力強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于同步通信中。

波特率（Baud Rate）是串口通信時(shí)每秒鐘傳輸二進(jìn)制代碼的位數(shù)，單位是位／秒（bps）。

51單片機(jī)的串行接口是一個(gè)全雙工通信接口，即能夠同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。它可作通用異步收發(fā)傳輸器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART）用，也可以作同步移位寄存器。其結(jié)構(gòu)如下：

相關(guān)寄存器

除前面介紹過的中斷及定時(shí)/計(jì)數(shù)器相關(guān)寄存器外，SFR中與串口通信相關(guān)的寄存器有：

SCON

SCON(Serial Control)，串行口控制寄存器，可位尋址，其各位定義如下：

位地址 9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H
定義   SM0   SM1   SM2   REN   TB8   RB8   TI   RI  

* SM0和SM1(Serial Mode)：串行口工作方式控制位，用于設(shè)置串行口工作方式，如下表：

SM0 SM1 工作方式 功能 波特率
0   0   方式0   8位同步移位寄存器   晶振頻率/12  
0   1   方式1   10位UART   可變  
1   0   方式2   11位UART   晶振頻率/64 或 /32  
1   1   方式3   11位UART   可變  

* SM2：多機(jī)通訊控制位，主要在以上工作方式為2或3下使用，工作方式0或1下都應(yīng)該設(shè)為“0”狀態(tài)。
* REN(Receive Enable)：串行允許接收位，REN=1，允許接受數(shù)據(jù)。
* TB8(Transfer Bit 8)：工作方式為2或3下存放發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位，由軟件置”0”或”1”。
* RB8(Receive Bit 8)：工作方式為2或3下存放接受數(shù)據(jù)的第9位。方式0下不使用；方式1下，當(dāng)SM2=0時(shí)，用于存放接收到的停止位。
* TI(Transfer Interrupt)：發(fā)送中斷標(biāo)志位，用于指示一幀數(shù)據(jù)是否發(fā)送完成。使用前必須軟件復(fù)位為“0”，發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后硬件將自動(dòng)置”1”。
* RI(Receive Interrupt)：接受中斷標(biāo)志位，用于指示一幀數(shù)據(jù)是否接受完成。接受完一幀數(shù)據(jù)后硬件將自動(dòng)置”1”，之后必須軟件復(fù)位為“0”。

SBUF

SBUF(Serial Data Buffer)，串行數(shù)據(jù)緩沖器，不可位尋址。串行口兩個(gè)SBUF，分別為發(fā)送寄存器和接收寄存器，它們?cè)谖锢斫Y(jié)構(gòu)上是完全獨(dú)立的，在SFR中的字節(jié)地址都是99H。這個(gè)重疊的地址靠讀/寫指令區(qū)分：串行發(fā)送時(shí)，CPU向SBUF寫入數(shù)據(jù)，此時(shí)99H表示發(fā)送SBUF；串行接收時(shí)，CPU從SBUF讀出數(shù)據(jù)，此時(shí)99H表示接收SBUF。

PCON

PCON(Power Control)，電源控制寄存器，不可位尋址，其中只有一位與串口設(shè)置有關(guān)，其余都用于電源控制。其各位定義如下：

位號(hào) D7H D6H D5H D4H D3H D2H D1H D0H
定義   SMOD   -   -   -   GF1   GF0   PD   IDL  

* SMOD(Serial Mode)：波特率選擇位。工作方式1、2、3下串行通信波特率與2SMOD成正比。也就是SMOD=1，通信波特率可提高一倍。
* GF0/GF1(General Flag)：通用標(biāo)志位，用戶可自由使用
* PD(Power Down)：掉電控制位。PD=0，單片機(jī)正常工作；PD=1，進(jìn)入掉電模式，外部晶振停振，CPU、定時(shí)器、串行口全部停止工作，只有外部中斷工作。在該模式下，只有硬件復(fù)位和上電能夠喚醒單片機(jī)。
* IDL(Idle)：空閑控制位。IDL=0，單片機(jī)正常工作；IDL=1，單片機(jī)進(jìn)入空閑模式，除CPU不工作外，其余仍繼續(xù)工作，在空閑模式下可由任一個(gè)中斷或硬件復(fù)位喚醒。

串行通信過程

一般情況下，當(dāng)CPU允許接收（REN=1）且接收中斷標(biāo)志RI復(fù)位時(shí)，就啟動(dòng)一次接收過程。外界數(shù)據(jù)通過引腳RXD（P3.0）串行輸入，數(shù)據(jù)最低位首先輸入一個(gè)大小為9位移位寄存器，當(dāng)一幀數(shù)據(jù)接收完畢后再并行送入接收SBUF中，同時(shí)RI也置“1”。當(dāng)用軟件讀取完數(shù)據(jù)并復(fù)位RI后，才進(jìn)行下一次操作。

當(dāng)發(fā)送中斷標(biāo)志TI復(fù)位后，CPU便開始執(zhí)行一條寫SBUF指令，啟動(dòng)一次發(fā)送過程，發(fā)送控制器同時(shí)啟動(dòng)，并開始發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送的數(shù)據(jù)通過引腳TXD（P3.1）輸出，首先輸出最低位。當(dāng)一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完畢即發(fā)送SBUF為空時(shí)，CPU自動(dòng)將TI值“1”。使用軟件將TI復(fù)位，才執(zhí)行下一個(gè)發(fā)送過程。

51單片機(jī)串行口有4種工作方式，通過SCON寄存器中的SM0、SM1口選擇。

方式0下，串行口為同步移位寄存器的輸入輸出方式，主要用于和外部同步移位寄存器外接，以達(dá)到擴(kuò)展一個(gè)并行輸入或輸出口的目的。這種方式下，數(shù)據(jù)從RXD端串行輸入或輸出，同步移位信號(hào)從TXD輸出，波特率固定為晶振頻率的1/12。TXD引腳每輸出一位同步移位脈沖，數(shù)據(jù)就由RXD引腳輸入或輸出一個(gè)二進(jìn)制位，發(fā)送和接收均為8位數(shù)據(jù)，低位在先，高位在后，沒有起始位和停止位。此時(shí)，SM2、RB8、TB8均設(shè)為“0”，不起作用。方式0工作時(shí)序圖如下：

方式1下，串行口為10位異步通信方式，即1個(gè)起始位、8個(gè)有效數(shù)據(jù)位和1個(gè)停止位，波特率由定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1溢出率及PCON中的SMOD位共同決定。進(jìn)行發(fā)送操作時(shí)，發(fā)送電路會(huì)自動(dòng)在8位發(fā)送數(shù)據(jù)前后分別加上一位起始位和一位停止位。接收操作時(shí)，接收器以所選擇波特率的16倍速率采樣RXD引腳電平，檢測(cè)負(fù)跳變時(shí)，則說(shuō)明起始位有效，將其移入輸入移位寄存器，并開始接收這一幀信息的其余位。接收過程中，數(shù)據(jù)從輸入移位寄存器右邊移入，起始位移至輸入移位寄存器最左邊時(shí)，控制電路進(jìn)行最后一次移位，隨后將接收到的9位數(shù)據(jù)的前8位數(shù)據(jù)裝入接收SBUF，第9位（停止位）進(jìn)入RB8，并置RI=1，向CPU申請(qǐng)中斷。如果上述條件不滿足，數(shù)據(jù)則會(huì)被舍棄。此時(shí)，SM2也要設(shè)為“0”。方式1工作時(shí)序圖如下：

方式2及方式3下，串行口都為11為異步收發(fā)方式，即1個(gè)起始位、8個(gè)有效數(shù)據(jù)位、1個(gè)附加數(shù)據(jù)位和1個(gè)停止位，其兩者的差異在于通信波特率的不同：方式2的波特率取決于晶振頻率和PCON中的SMOD位，固定為晶振頻率的1/64或1/32；方式3的波特率由定時(shí)器T1的溢出率和SMOD位共同決定，故其波特率是可調(diào)的。比方式1多出來(lái)的一個(gè)附加位發(fā)送時(shí)為SCON中的TB8，接收時(shí)為RB8，由用戶安排，可作奇偶校驗(yàn)位，也可作其他控制位。這兩種方式很適合主從式的通信結(jié)構(gòu)，在多機(jī)通訊時(shí)，主機(jī)的SM2位設(shè)為“0”，而從機(jī)的SM2位設(shè)為“1”，以便之間相互識(shí)別。

方式0下：

波特率=晶振頻率fosc12

方式2下：

波特率=2SMOD64?fosc

方式1下及方式3下，波特率都由定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1溢出率及PCON中的SMOD位共同決定。T1的溢出率又取決于計(jì)數(shù)速率和計(jì)數(shù)值。定時(shí)模式下，計(jì)數(shù)速率為晶振頻率的1/12；計(jì)數(shù)模式下，計(jì)數(shù)速率取決于外部輸入時(shí)鐘頻率，但不可超過晶振頻率的1/24。作波特率發(fā)生器時(shí)，T1通常設(shè)置為定時(shí)模式，工作在工作方式2下，作8位重裝寄存器，此時(shí)波特率計(jì)算公式為：

T1溢出周期=定時(shí)時(shí)間=12f_osc?(256?計(jì)數(shù)初值X)

T1溢出率=1T1溢出周期

波特率=2SMOD32?T1溢出率=2SMOD?f_osc384?(256?X)

則T1的計(jì)數(shù)初值，也就是裝載值為：

計(jì)數(shù)初值X=256?2SMOD?f_osc384?波特率

串行通信程序編寫

由串行通信的基本過程可知，在使用串行口之前需要對(duì)串行口進(jìn)行初始化，確定使用的工作方式并進(jìn)行相關(guān)配置。

串行通信程序基本編寫格式如下：

匯編：

;中斷入口設(shè)置 ORG 0000H ;起始地址 LJMP MAIN ;跳轉(zhuǎn)到主程序 ORG 0023H ;中斷入口地址5 LJMP INT5 ;跳轉(zhuǎn)到串口中斷服務(wù)程序 ;主程序 ORG 0030H ;起始地址 MAIN: MOV TMOD, #20H ;設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1工作模式為定時(shí)，工作方式2 MOV TH1, #F4H ;計(jì)數(shù)初值，高八位，波特率2400 MOV TL1, #F4H ;低八位 MOV SCON, #90H ;設(shè)置串行口工作方式2，單機(jī)，允許接收 MOV PCON, #00H ;波特率不加倍 SETB EA ;EA=1 ，開啟總中斷 SETB ES ;ES=1,開啟串口中斷 SETB TR1 ;TR1=1，啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器 …… SEND: MOV A, #xxH ;待發(fā)送數(shù)據(jù)放入A，即刻生成了偶校驗(yàn)位放在P中 MOV C, P ;將偶校驗(yàn)位放入位寄存器C CPL C ;奇校驗(yàn)則把P取反 MOV TB8, C ;將校驗(yàn)位放入TB8中 MOV SUBF, A ;發(fā)送數(shù)據(jù) JBC TI, xxx ;發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后清除TI并進(jìn)行下一步 LOOP: NOP LJMP LOOP ;死循環(huán) ;中斷服務(wù)程序 ORG 0100H ;起始地址 INT5: MOV A, SBUF ;取出接收到的數(shù)據(jù) JB RB8, ERR ;進(jìn)行校驗(yàn)，不同則跳轉(zhuǎn)到錯(cuò)誤處理 CLR RI ;復(fù)位，準(zhǔn)備下次接收 …… RETI ;中斷返回 ERR: …… …… END ;結(jié)束

C語(yǔ)言：

#include "reg51.h" // 主程序 void main() { TMOD = 0x20H; //注釋同匯編 TH0 = 0xF4; TL0 = 0xF4; SCON = 0x90; PCON = 0x00; EA = 1; ES = 1; TR1 = 1; while (1) { send(data); } } //發(fā)送數(shù)據(jù) void send(unsigned char data) { ACC = data; TB8 = P; SBUF = data; while(!TI == 0){ …… TI = 0； } } // 中斷處理程序，接收數(shù)據(jù) void int5() interrupt 5{ // 定時(shí)器0中斷服務(wù)程序 ACC = SBUF; RI = 0; if (RB8 == p){ …… }else{ …… } }

更新歷史：
* 2017.11.27 完成初稿
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