作者 : 鄭旭崇 


一.	工作模式

    標準的 8051 提供了一個全雙工的串列介面,也就是說傳送與接收在硬體上是分
開的,在傳送資料時,只要將一筆資料寫入 SBUF 即可.而當 8051 接收完一筆資料時
,則會產生中斷,通知 CPU 來讀取,資料讀取只要執行讀取 SBUF 的指令即可.

串列埠共有四種工作模式.分別是 Mode 0,Mode 1,Mode 2, 和 Mode 3.
以下茲對這四種 Mode 做簡短的介紹.

Mode 0:	同步模式.
	串列資料由 RxD 傳送與接收,TxD 當作 Clock 輸出.
	每筆資料 8 bit.(LSB first)
	傳輸速度(baud rate)固定為工作頻率的一半.
	通常配合移位暫存器(Shift Register),當做擴充並列 I/O 使用.

Mode 1:	非同步模式.
	串列資料由 RxD 接收,TxD 輸出.
	每筆資料 10 bit.(LSB first)
	一個 Start bit(0),八個 data bit,一個 stop bit.
	傳輸速度(baud rate)可調整.
	通常用於 RS-232,RS-485 的傳輸上,為最常用的一種模式.

Mode 2:	非同步模式.
	串列資料由 RxD 接收,TxD 輸出.
	每筆資料 11 bit.(LSB first)
	一個 Start bit(0),九個 data bit,一個 stop bit.
	第九個 bit TB8 & RB8 可自行定義
	傳輸速度(baud rate)固定為工作頻率的 1/32 或 1/64.
	通常用於 RS-232,RS-485 的傳輸上,第九個 Data bit 常用來當同位元
	偵測(parity).

Mode 3:	非同步模式.
	串列資料由 RxD 接收,TxD 輸出.
	每筆資料 11 bit.(LSB first)
	一個 Start bit(0),九個 data bit,(TB8 & RB8 可自行定義),一個 stop bit.
	傳輸速度(baud rate)可調整.
	通常用於 RS-232,RS-485 的傳輸上,第九個 Data bit 常用來當同位元
	偵測(parity).
	

二.	串列埠的設定方法

    一般常用的 RS-232/RS-485 通訊協定為: 沒有同位元,資料 = 8 bit,一個停止位元.
剛好就是 Model 1 的工作模式,所以以下的設定都是以 MOde 1 設計為主.

    在使用串列埠之前,有幾個特殊功能暫存器(SFR)必須設定,分別是 SCON,TH1,TL1,IE,TMOD,
SMOD.其中 SMOD 是位元定址,位於 PCON 的 bit 7.
設定串列埠參數流程如圖一所示.常用的 baud rate 如圖二所示.



		< 圖一 > 串列埠參數設定流程




		<圖二>常用的 baud rate 表

程式範例:

2.1 使用組合語言
Initial_serial_port:
	MOV	A,TMOD		;設定 Timer 1 to MODE #2
	ANL	A,#0FH		;
	ORL	A,#20H		;
	MOV	TMOD,A		;

	MOV	SCON,#50H	;設定 Serial Mode 1

	MOV	TH1,#FDH	;TH1=TL1 = 256 - (freq / (32 * 12 * BAUD))
	MOV	TL1,#FDH	;BAUD RATE = 9600 ; 使用振盪頻率:11.059 MHz
	SETB	TR1		;啟動 Timer1
	MOV	PCON,#00H	;SMOD = 0 不使用倍頻

	MOV	IE,#90H		;允許 Serial port 中斷

       	RET
	
	
2.2 使用 C 語言
void InitComms(void)
{
//  initialize communication port

	TMOD = (TMOD & 0x0F)|0x20;	/* 設定 Timer 1 to MODE #2 */

	SCON = 0x50;                 	/* 設定 Serial Mode 1 */

	TL1 = 0xfd;                   	/* TH1=TL1 = 256 - (freq / (32 * 12 * BAUD)) */
	TH1 = 0xfd;                   	/* BAUD RATE = 9600 ; 使用振盪頻率:11.059 MHz */
	TR1 = 1;			/* 啟動 Timer1 */
	PCON = 0x00;                 	/* SMOD = 0 不使用倍頻 */

	IE = 0x90;                   	/* enable serial port interrupt */
}



三.	資料的傳送與接收

    資料的傳送與接收,在使用上有中斷法與等待法兩種.

3.1 	等待法
    一般 8051 入門與進階的書籍,為了解說上的方便,皆採用等待法,什麼是等待法呢?就是當沒有
資料接收或傳送時,程式將癡癡的等待,直到接收完一個字元,或傳送完一個字元,才繼續做下一件事.
例如:

START:
	JNB	RI,START	;等待接收字元
	CLR	RI
	MOV	A,SBUF		

	;..........		
	
	MOV	SBUF,A		
	JNB	TI,$		;等待傳送字元
	CLR	TI		

	SJMP	START

這種方式最簡單,但也是最沒有效率的.因為 CPU 大部分的時間都是在等待,如果軟體通訊協定稍
微複雜一點的話,這種方法鐵定是行不通的.


3.2	中斷法
    中斷法要比等待法來的複雜許多,但是它的執行效率卻遠超過等待法.我們可以在程式中分配
記憶體給通訊埠當作資料貯列,每當 Serial Port 接收完一字元時,便產生中斷,再將 SBUF 值存
入資料貯列中,直到資料貯列滿了為止.傳送資料時,必須在主程式中執行將資料貯列寫入 SBUF 的
動作,當 Serial Port 傳送完一個字元時,會產生中斷,此時只要將資料貯列中的下一個字元,再寫
入 SBUF,直到資料貯列空了為止.當然傳送與接收的資料貯列與索引必須分開,才不會有衝突的現
象產生.


例如:

void Serial_ISR() interrupt 4 using COMMS_REGBANK
{

  if ( RI ) 
  {
    if ( in_queue_index < 16 )                           
    {
      serial_in_queue[in_queue_index++] = SBUF;
    }
    RI = 0;
  }


  if ( TI )                
  {  
    TI = 0;
    if ( transmit_index < out_buf_index )
    {
      SBUF = serial_out_buf[transmit_index++];
    }
    else
    {
      out_buf_index = 0;
    }
  }

}