串口通信UART模块基本介绍
常用的通信从传输方向上可以分为单工通信、半双工通信、全双工通信三类。单工通信
就是指只允许一方向另外一方传送信息，而另一方不能回传信息。比如电视遥控器、收音机
广播等，都是单工通信技术。半双工通信是指数据可以在双方之间相互传播，但是同一时刻
只能其中一方发给另外一方，比如我们的对讲机就是典型的半双工。全双工通信就发送数据
的同时也能够接收数据，两者同步进行，就如同我们的电话一样，我们说话的同时也可以听
到对方的声音。
IO串口通信需要我们的单片机程序却需要不停的检测扫描单片机 IO 口收到的数据，大
量占用了单片机的运行时间。这时候就会有聪明人想了，其实我们并不是很关心通信的过程，我们只需要一个通信的结果，最终得到接收到的数据就行了。这样我们可以在单片机内部做
一个硬件模块，让它自动接收数据，接收完了，通知我们一下就可以了，我们的 51 单片机
内部就存在这样一个 UART 模块，要正确使用它，当然还得先把对应的特殊功能寄存器配置好。
51单片机的UART 串口的结构由串行口控制寄存器SCON、发送和接收电路三部分构成，先来了解一下串口控制寄存器 SCON。如表1、表2所示。
表1 SCON--串行控制寄存器的位分配（地址 0x98、可位寻址）
位7 6 5 4 3 2 1 0
符号SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI
复位值0 0 0 0 0 0 0 0
表2 SCON——串行控制寄存器的位描述
位符号描述
7SM0这两位共同决定了串口通信的模式0～模式 3 共4种模式。我们最常用的就是模式 1，也就是 SM0=0，SM1=1，下边我们重点就讲模式 1，其它模式从略。
6SM1
5SM2多机通信控制位（极少用），模式 1 直接清零。
4REN使能串行接收。由软件置位使能接收，软件清零则禁止接收。
3TB8模式 2 和 3 中要发送的第 9 位数据（很少用）。
2RB8模式 2 和 3 中接收到的第 9 位数据（很少用），模式 1 用来接收停止位。
1TI 发送中断标志位，当发送电路发送到停止位的中间位置时，TI 由硬件置 1，必须通过软件清零。
0RI 接收中断标志位，当接收电路接收到停止位的中间位置时，RI 由硬件置 1，必须通过软件清零。
对于串口的四种模式，模式 1 是最常用的，就是我们前边提到的 1 位起始位，8 位数据位和 1 位停止位。下面我们就详细介绍模式 1 的工作细节和使用方法，至于其它 3 种模式与此也是大同小异，真正遇到需要使用的时候大家再去查阅相关资料就行了。
在我们使用 IO 口模拟串口通信的时候，串口的波特率是使用定时器 T0 的中断体现出来的。在硬件串口模块中，有一个专门的波特率发生器用来控制发送和接收数据的速度。对于STC89C52 单片机来讲，这个波特率发生器只能由定时器 T1 或定时器 T2 产生，而不能由定时器 T0 产生。
如果用定时器 2，需要配置额外的寄存器，默认是使用定时器 1 的，我们主要就使用定
时器 T1 作为波特率发生器来讲解，方式 1 下的波特率发生器必须使用定时器 T1 的模式 2，
也就是自动重装载模式，定时器的重载值计算公式为：
TH1 = TL1 = 256 - 晶振值/12 /2/16 /波特率
和波特率有关的还有一个寄存器，是一个电源管理寄存器 PCON，他的最高位可以把波
特率提高一倍，也就是如果写 PCON |= 0x80 以后，计算公式就成了：
TH1 = TL1 = 256 - 晶振值/12 /16 /波特率
公式中数字的含义这里解释一下，256 是 8 位定时器的溢出值，也就是 TL1 的溢出值，
晶振值在我们的开发板上就11059200，12 是说 1 个机器周期等于 12 个时钟周期，值得关注
的是这个 16，我们来重点说明。在 IO 口模拟串口通信接收数据的时候，采集的是这一位数
据的中间位置，而实际上串口模块比我们模拟的要复杂和精确一些。他采取的方式是把一位
信号采集 16 次，其中第 7、8、9 次取出来，这三次中其中两次如果是高电平，那么就认定
这一位数据是 1，如果两次是低电平，那么就认定这一位是 0，这样一旦受到意外干扰读错
一次数据，也依然可以保证最终数据的正确性。
了解了串口采集模式，在这里要给大家留一个思考题。“晶振值/12/2/16/波特率”这个地方
计算的时候，出现不能除尽，或者出现小数怎么办，允许出现多大的偏差？把这部分理解了，也就理解了我们的晶振为何使用 11.0592M 了。
串口通信的发送和接收电路在物理上有 2 个名字相同的 SBUF 寄存器，它们的地址也都
是 0x99，但是一个用来做发送缓冲，一个用来做接收缓冲。意思就是说，有 2 个房间，两个
房间的门牌号是一样的，其中一个只出人不进人，另外一个只进人不出人，这样的话，我们
就可以实现 UART 的全双工通信，相互之间不会产生干扰。但是在逻辑上呢，我们每次只操
作 SBUF，单片机会自动根据对它执行的是“读”还是“写”操作来选择是接收 SBUF 还是发送SBUF，后边通过程序，我们就会彻底了解这个问题。