串口通信详解：深入理解C51单片机串口协议，实战编程

# 1. 串口通信基础

串口通信是一种广泛应用于嵌入式系统和工业控制领域的通信方式。它通过串行数据线传输数据，具有成本低、可靠性高、易于实现等优点。

在串口通信中，数据以位为单位依次传输，由发送端发送至接收端。串口通信的基本组成部分包括发送器、接收器、数据线和控制线。发送器负责将数据转换为串行信号，并通过数据线发送出去；接收器负责接收串行信号，并将其转换为数据。

串口通信的速率由波特率决定，波特率表示每秒传输的比特数。常见的波特率有9600、115200、921600等。波特率的设置需要根据实际应用场景和硬件条件进行选择。

# 2. C51单片机串口协议

### 2.1 串口寄存器和位定义

C51单片机提供了三个与串口通信相关的寄存器：SCON、SBUF和PCON。

#### 2.1.1 SCON寄存器

SCON寄存器用于配置串口通信模式、波特率和中断使能。其位定义如下：

| 位 | 名称 | 功能 |
|---|---|---|
| 7 | SM2 | 串口模式选择位，0为8位数据位，1为9位数据位 |
| 6 | SM1 | 串口模式选择位，0为8位数据位，1为9位数据位 |
| 5 | REN | 接收使能位，0为接收器禁用，1为接收器使能 |
| 4 | TB8 | 发送数据位数选择位，0为8位数据位，1为9位数据位 |
| 3 | RB8 | 接收数据位数选择位，0为8位数据位，1为9位数据位 |
| 2 | TI | 发送中断标志位，1表示发送缓冲区为空，可以发送数据 |
| 1 | RI | 接收中断标志位，1表示接收缓冲区有数据 |
| 0 | IE | 串口中断使能位，0为串口中断禁用，1为串口中断使能 |

#### 2.1.2 SBUF寄存器

SBUF寄存器用于存储要发送或接收的数据。其位定义如下：

| 位 | 名称 | 功能 |
|---|---|---|
| 7-0 | SB | 发送/接收数据位 |

#### 2.1.3 PCON寄存器

PCON寄存器用于配置串口时钟源。其位定义如下：

| 位 | 名称 | 功能 |
|---|---|---|
| 7 | SMOD | 串口时钟模式选择位，0为串口时钟源为Fosc，1为串口时钟源为Fosc/12 |
| 6 | SMOD0 | 串口时钟模式选择位，0为串口时钟源为Fosc，1为串口时钟源为Fosc/12 |

### 2.2 串口通信模式

C51单片机支持三种串口通信模式：全双工模式、半双工模式和单工模式。

#### 2.2.1 全双工模式

全双工模式下，单片机可以同时发送和接收数据。这种模式通常用于双向通信的场景，如单片机与PC机通信。

#### 2.2.2 半双工模式

半双工模式下，单片机只能在特定时刻发送或接收数据。这种模式通常用于单向通信的场景，如单片机与传感器通信。