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（七）51单片机基础——串口通信

2023-02-18 15:50:04 时间

串口通信

  • 串口是一种应用十分广泛的通讯接口，串口成本低、容易使用、通信线路简单，可实现两个设备的互相通信。
  • 单片机的串口可以使单片机与单片机、单片机与电脑、单片机与各式各样的模块互相通信，极大的扩展了单片机的应用范围，增强了单片机系统的硬件实力。
  • 51单片机内部自带UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter，通用异步收发器），可实现单片机的串口通信。

硬件电路

  • 简单双向串口通信有两根通信线（发送端TXD和接收端RXD）
  • TXD与RXD要交叉连接
  • 当只需单向的数据传输时，可以直接一根通信线
  • 当电平标准不一致时，需要加电平转换芯片

 相关术语

  • 全双工：通信双方可以在同一时刻互相传输数据
  • 半双工：通信双方可以互相传输数据，但必须分时复用一根数据线
  • 单工：通信只能有一方发送到另一方，不能反向传输
  • 异步：通信双方各自约定通信速率
  • 同步：通信双方靠一根时钟线来约定通信速率
  • 总线：连接各个设备的数据传输线路（类似于一条马路，把路边各住户连接起来，使住户可以相互交流）

51单片机的UART

  • STC89C52有1个UART
  • STC89C52的UART有四种工作模式：
    • 模式0：同步移位寄存器
    • 模式1：8位UART，波特率可变（常用）
    • 模式2：9位UART，波特率固定
    • 模式3：9位UART，波特率可变 

串口参数及时序图

  • 波特率：串口通信的速率（发送和接收各数据位的间隔时间）
  • 检验位：用于数据验证
  • 停止位：用于数据帧间隔

        波特率可以理解为切割数据的大小，当你想要传输相应大小的数据的时候，接收方也应该接受这个大小，不然会导致数据错误。

串口模式图

        SBUF：串口数据缓存寄存器，物理上是两个独立的寄存器，但占用相同的地址。写操作时，写入的是发送寄存器，读操作时，读出的是接收寄存器。 地址相同，意思就是当修改SBUF里的数据的时候，这两个寄存器的数据都会修改。

        TI可以理解为发送标记位，每次发送一个数据之后，TI都由硬件控制变为1，然后进入中断程序，之后必须使用软件复位。RI类似，为接收标记位。

串口与中断程序

        这个地方是连接到了SCON，控制的话，需要给ES赋1，EA 赋1，优先级直接给低优先级。接下来还是先看看SCON部分的原理图。

        因为我们只是简单的通信，并且使用的是8位UART，所以SM0赋0，SM1赋1就行， SM2也可以赋0，我们首先写一个发送的程序，所以REN先赋值0，TB8，RB8赋0就行，TI，RI在前面接受过了，就不再赘述，又因为我们需要使用计时器1来进行自动重装，所以要对之前的代码做一些修改，具体如下所示。

void UART_Init()	//4800bps@11.0592MHz
{
	SCON = 0x40;		//8位数据,可变波特率，不可接收
	PCON &= 0x7F;		//波特率不倍速
	//计时器1
	TMOD &= 0x0F;		//设置定时器模式
	TMOD |= 0x20;		//设置定时器模式
    //这两个其实是在设置波特率
	TL1 = 0xFA;		//设置定时初始值
	TH1 = 0xFA;		//设置定时重载值

	ET1 = 0;		//禁止定时器1中断
	TR1 = 1;		//定时器1开始计时
	EA = 1;			//使能赋值
	ES = 1;		
}

我们来看一下具体代码：

#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "UART.h"
//void UartInit(void)		//4800bps@11.0592MHz
//{
//	PCON &= 0x7F;		//波特率不倍速
//	SCON = 0x50;		//8位数据,可变波特率
//	TMOD &= 0x0F;		//设置定时器模式
//	TMOD |= 0x20;		//设置定时器模式
//	TL1 = 0xFA;		//设置定时初始值
//	TH1 = 0xFA;		//设置定时重载值
//	ET1 = 0;		//禁止定时器1中断
//	TR1 = 1;		//定时器1开始计时
//}

unsigned char Sec;

void main(){
	UART_Init();
	
	while(1)
	{
		UART_SendByte(Sec);
		Sec++;
		Delay(1000);
	}
}
#include <REGX52.H>

/**
  * @brief  串口初始化，4800bps@11.0592MHz
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void UART_Init()	//4800bps@11.0592MHz
{
	SCON = 0x40;		//8位数据,可变波特率
	PCON &= 0x7F;		//波特率不倍速
	//计时器1
	TMOD &= 0x0F;		//设置定时器模式
	TMOD |= 0x20;		//设置定时器模式
	TL1 = 0xFA;		//设置定时初始值
	TH1 = 0xFA;		//设置定时重载值
	ET1 = 0;		//禁止定时器%d中断
	TR1 = 1;		//定时器1开始计时
		
}
/**
  * @brief  串口发送一个字节数据
  * @param  Byte 要发送的一个字节数据
  * @retval 无
  */
void UART_SendByte(unsigned char Byte)
{
	SBUF = Byte;
	while(TI == 0);
	TI = 0;
}

运行结果如下所示：

https://live.csdn.net/v/embed/210913

串口

接下来，我们升级一下，通过电脑来控制LED灯，具体代码如下所示：

#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "UART.h"
//void UartInit(void)		//4800bps@11.0592MHz
//{
//	PCON &= 0x7F;		//波特率不倍速
//	SCON = 0x50;		//8位数据,可变波特率
//	TMOD &= 0x0F;		//设置定时器模式
//	TMOD |= 0x20;		//设置定时器模式
//	TL1 = 0xFA;		//设置定时初始值
//	TH1 = 0xFA;		//设置定时重载值
//	ET1 = 0;		//禁止定时器1中断
//	TR1 = 1;		//定时器1开始计时
//}

unsigned char Sec;

void main(){
	UART_Init();
	
	while(1)
	{
		
	}
}

void UART_Routine() interrupt 4
{
	if(RI = 1)
	{
		P2 = SBUF;
		UART_SendByte(SBUF);
		RI = 0;
	}
}
#include <REGX52.H>

/**
  * @brief  串口初始化，4800bps@11.0592MHz
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void UART_Init()	//4800bps@11.0592MHz
{
	SCON = 0x50;		//8位数据,可变波特率，可接收
	PCON &= 0x7F;		//波特率不倍速
	//计时器1
	TMOD &= 0x0F;		//设置定时器模式
	TMOD |= 0x20;		//设置定时器模式
	TL1 = 0xFA;		//设置定时初始值
	TH1 = 0xFA;		//设置定时重载值
	ET1 = 0;		//禁止定时器%d中断
	TR1 = 1;		//定时器1开始计时
	EA = 1;			//使能中断
	ES = 1;
		
}
/**
  * @brief  串口发送一个字节数据
  * @param  Byte 要发送的一个字节数据
  * @retval 无
  */
void UART_SendByte(unsigned char Byte)
{
	SBUF = Byte;
	while(TI == 0);
	TI = 0;
}
/**串口中断函数模板
  void UART_Routine() interrupt 4
{
	if(RI = 1)
	{
		P2 = SBUF;
		UART_SendByte(SBUF);
		RI = 0;
	}
}
  */

运行结果如下所示（电脑端没拍出来），就是通过给单片机发送数据，来控制LED的亮灭，大家可以自己尝试。

https://live.csdn.net/v/embed/213795

串口通信

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