异步通信口(UART)在单片机技术领域是最常见的通信口。因其结构简单、稳定可靠以及极高的性价比而得到广泛的应用。

UART是以单线方式进行数据传输的，只有数据线而没有时钟线。通信双方各自以本地时钟对数据线的采样时间点进行标定，是异步行为，故而被称为异步通信。

图(1)

如图(1)所示的网络属于最简单异步通信网络。两个通信主体，一方负责发送，另一方负责接收，属于典型的单工通信。当然，如果通信双方可以随时变换角色、改变数据的传输方向，分时进行数据收发，便可以实现半双工通信。

图(2)

在点到点的通信中，通常是有两条数线，分别负责不同方向的数据传输。这时，两个方向的数据传输可以同时进行，是全双工通信。

图(3)

UART通信是以字数据帧作为基本传输单位的。一个字数据帧由若干个传输位组成，包括1个起始位、若干个数据位、1个可选的校验位、若干个停止位。每个传输位在数据线上停留的时长是固定的，由通信双方约定好的波特率(Buadate)决定。比如，所说的9600BPS的波特率，就是数据线上1秒钟传递9600个传输位，每个传输位在数据线上出现的时长固定为104.166uS。

当数据线上没有字数据帧传输时，数据线处于空闲状态，此时数据线的逻辑电平是高电平。

图(4)

每个字数据帧总是以起始位开始，以停止位结束。起始位只有1个，是低电平传输位。一般来说，接收方会在1个传输位的时长里对数据线等间隔的采样若干次。一旦发发现先前空闲的数据线有下降沿跳变的行为，便认有新的字数据帧开始传输了，并以此下降沿为起点计量之后各个传输位的采样位置。

跟在起始位之后传输的是数据位。数据位可以是若干个，依据通信双方的约定而定，通常是8个，因为这样每个字数据帧刚好传输1个字节的数据。数据位的传递次序依照LSB在前的原则，即低位在前，高位在后。

校验位是可选的传输位，也就是可有可无，依照通信双方的约定而定。在有校验位的通信中，校验位又分奇校验(odd)和偶校验(even）两种情况。奇校验就是数据位和校验位中总的"1"的个数是单数，也可以认为是所数据位连同校验位的"异或"运算结果是"1"。接收方会按照这一规则进行验算，如果验算的结果不是"1"，则认为数据传输有误。偶校验则是所有数据位连同校验位中"1"的个数是偶数，或各个数据位连同校验位的"异或"值为"0"。同样，接收方也会根据约定好的验算方式进行验算，以判定数据的正确性。

字数据帧中最后传输的是停止位。停止位的电平为高电平，接收方根据停止位的出现，来确认数据线回到了空闲状态。根据通信双方约定，停止位可以是1个位、两个位或者是1.5个位。所谓1.5个位就是指停止位的高电平出现时长不少于1.5个位时长。如果停止位出现的时长少于约定的时长，接收方可以认定字数据帧传输有误。

在89C52中集成了1个全双工的异步通信口。该接口有多种工作模式，支持8个数据位、9个数据位的异步通信，支持多机通信。和异步通口相关的寄存器有5个：SCON、PCOM、IE、IP、SBUF。

寄存器SCON：地址 98H，复位值 00000000B

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI RW RW RW RW RW RW RW RW

SM0/SM1：

异步通的工作方式选择位。

SM0 SM1 方式 功能 波特率 0 0 0 移位寄存器方式 Fosc/12 0 1 1 8位UART方式 T1溢出率/16 或 T1溢出率/32 0 1 2 9位UART方式 Fosc/64 或 Fosc/32 1 1 3 9位UART方式 T1溢出率/16 或 T1溢出率/32

注：方式1、方式2、方式3下的波特率和PCON寄存器中的SMOD位有关，见PCON寄存器。

SM2:

在方式2和方式3中，用作多机通信使能位。在方式2和方式3中，若SM2=1，则只有接收到的第9位为1时才置RI位为"1"。在方式1中，SM2是停止位检测使能位，只有检测到有效的停止位才置RI位为"1"。在方式0中，SM2必需为"0"。

REN：

允许接收位。由软件置位或清除。当REN=1时允许接收，REN=0jf禁止接收。

TB8：

在方式2和方式3中的第9位发送数据位。

RB8：

在方式2和方式3中的第9位接收数据位。

TI：

发送完成标志。发送完成后由硬置"1"。该位由软件清"0"。如果异步通信口中断被使能，TI位的置位会触发中断。

RI：

接收完成标志。当接收到有效数据时，该位由硬件置"1"。该位由软件清"0"。如果异步通信口中断被使能，RI位的置位会触发中断。

寄存器PCON：地址 87H，复位值 0xxx0000B

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SMOD - - - GF1 GF0 PD IDL RW - - - RW RW RW RW

SMOD：

波特率加倍控制位。置"1"时，异步通信口在方式1、方式2、方式3下，波特率加倍。

其他：

与异步通信口无关。

寄存器IE：地址 A8H，复位值 0x000000B

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 EA - ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0 RW - RW RW RW RW RW RW

EA：

全局中断使能位。当EA=0时，禁止所有中断；当EA=1时，各中断源由各自的中断控制位控制。

ET2：

定时器2中断控制位。ET2=0时，禁止定时器2中断；ET2=1时允许定时器2中断。

ES：

异步通信口中断控制位。ES=0时，禁止异步通信口中断；ES=1时，允许异步通信口中断。

ET1：

定时器1的中断控制位。当ET1=0时，禁止定时器1中断；当ET1=1时，允许定时器1中断。

EX1：

INT1中断控制位。当EX1=0时，禁止INT1中断；当EX1=1时，允许INT1中断。

ET0：

定时器0中断控制位。当ET0=0时，禁止定时器0中断；当ET0=1时，允许定时器0中断。

EX0：

INT0中断控制位。当EX0=0时，禁止INT0中断；当EX0=1时，允许INT0中断。

寄存器IP：地址 B8H，复位值 xx000000B

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 - - PT2 PS PT1 PX1 PT0 PX0 - - RW RW RW RW RW RW

PT2：

定时器2中断优先级控制位。PT2=0时，定时器2中断为低优先级中断；PT2=1时定时器2中断为高优先级中断。

PS：

异步通信口中断优先级控制位。PS=0时，异步通信口中断为低优先级中断；PS=1时，异步通信口中断为高优先级中断。

PT1：

定时器1的中断优先级控制位。当PT1=0时，定时器1中断为低优级中断；当PT1=1时，定时器1中断为高优先级中断。

PX1：

INT1中断优先级控制位。当PX1=0时，INT1中断为低优先级中断；当PX1=1时，INT1中断为高优先级中断。

PT0：

定时器0中断优先级控制位。当PT0=0时，定时器0中断为低优先级中断；当PT0=1时，定时器0中断为高优先级中断。

PX0：

INT0中断优先级控制位。当PX0=0时，INT0中断为低优先级中断；当PX0=1时，INT0中断为高优先级中断。

寄存器SBUF：地址 99H，复位值 xxxxxxxxB

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 DATA RW

DATA：

读出时是接收数据，写入时是发送数据。写该寄存器自动触发硬件发送操作。

89C52的P3.0端口兼作异步通信口的接收信号(RXD)管脚，P3.1则兼作异步通信口的发送信号(TXD)管脚。

在实验板上，89C52的RXD和TXD管脚并没有直接与任何的通信口互连，而是连接到了EPM7128S，再由EPM7128S来分配这两路信号连接到哪个通信口上。异步通信口是89C52最重要的通信接口，这就注定这个接口是多用途的。由EMP7128S来管理这个通信口的最终用途，提高了整个系统的灵活性。使用者可以通过修改EPM7128S中的逻辑电路，选择由哪个对外接口接收或发送数据，或者与EPM7128S的内部逻辑电路通信。

在EPM7128S的出厂逻辑设计中，给使用者提供了3种选择：

1. 连接到由CH341C芯片，再由CH340转成USB信号与上位机通信。

2. 连接到学习板的232接口，通过232接口对外通信。当然，借助USB转232电缆也可以与上位通信。

3. 连接到学习板的485接口，通过485接口对外通信。

图(5)

在EPM7128S中实现的系统控制寄存器的两个控制位，ComSEL0和ComSEL1，共同决定了由哪个接口连接89C52的异步通信口(UART)。

系统控制寄存器由1个74377逻辑单元构成。该寄存器的D0位是ComSEL0，D1位是ComSEL1。片选信号CS1用来选择该寄存器，所以它的地址是0x8020。

图(6)

以下就以使用232接口为例，示例如何使用89C52的异步通信口。

异步通信口初始化示例代码如下：

TMOD |= 0x20; // 设置T1定时器，用来产生所要的波特率 // T1工作在定时器模式，时钟来自Fosc的12分频 // 选择让T1工作在方式2，由TH1自动重装TL1 TH1 = 0xfd; // 设置TH1为0xfd，每次装载到TL1后， // TL1在这个值的基础上，每个时钟加1计数 // 0xfd->0xfe->0xff->0x00 // 每3个时钟周期T1就会溢出1次 // 所以，T1的溢出频率为Fosc/12/3 = // 22.1184Mhz/12/3 = 614.4KHz TR1 = 1; // TR1 = 1，使能T1计数 SCON = 0x5a; // SM0 = 0, SM1 = 1, SM2 = 0, REN = 1 // TB8 = 1, RB8 = 0, TI = 1, RI = 0 // 异步通信口的工作方式设为方式1 // 8位异步通信，波特率由T1溢出设定 // REN = 1，允许接收。 // SM2 = 0，不检测停止位 // TI = 1，预设该位为1，表示接口中没有数据正在发送 // ，可写入新数据 // RI = 0，预设该位为0，表示接口中没有数据被接收到 // 这里没有设置SMOD，使用其复位后的缺省值：0 // 因为SMOD为0，所以波特率为T1溢出频率的1/32 // Buadrate = 614.4KHz/32 = 19200BPS XBYTE[0x8020] = 0x01; // 向EPM7128S中的系统控制寄存器写0x01 // ComSEL0 = 1，ComSEL1 = 0 // 选择232接口为异步通信口的连接对象

一个简单的收发示例代码如下：

while (1) { if(RI != 0) // 查寻有没有数据收到 { RI = 0; // 将标志清除 RxBuf[RxBufBtmPtr] = SBUF; // 将收到的数据写入缓冲区尾 RxBufBtmPtr = (RxBufBtmPtr+1)&0x1f; // 向前调整缓冲区尾指针 } if((TI != 0)&&(RxBufTopPtr != RxBufBtmPtr)) // 检查缓冲区内有没有数据 { // 并且接口是不是空闲 TI = 0; // 若缓冲区有数据，接口空闲 SBUF = RxBuf[RxBufTopPtr]; // 从缓冲区头读出数据，发送 RxBufTopPtr = (RxBufTopPtr+1)&0x1f; // 向前调整缓冲区头指针 } }

这个程序比较简单，只是把接收到的数据再转发回去。由于只是简单的转发操作，所以使用查寻处理即可。

可以用USB转232电缆连接学习板的DB9接口和电脑的USB接口，然后使用串口调试助手向学习板以19200BP的波特率发送数据并验证接收的数据。

串口调试助手可点击 这里 下载。

完整的范例程序可点击 这里 下载，范例程序的使用方法可参见：Hello World 程序