一文搞懂單片機(jī)數(shù)據(jù)通信怎么學(xué)！用好串口通信

隨著單片機(jī)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，單片機(jī)的通信功能愈來(lái)愈顯得重要。單片機(jī)通信是指單片機(jī)與計(jì)算機(jī)或單片機(jī)與單片機(jī)之間的信息交換。通信有并行和串行兩種方式。在單片機(jī)系統(tǒng)以及現(xiàn)代單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中，信息的交換多采用串行通信方式。

一、串口通訊簡(jiǎn)介

51單片機(jī)的串口通信是通過(guò)內(nèi)置的串行通信口(UART)實(shí)現(xiàn)的，常用于與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

串口通信是一種基于串行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通信方式，通過(guò)一根數(shù)據(jù)線和一根時(shí)鐘線(或不需要時(shí)鐘線)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)則和時(shí)序被發(fā)送和接收。

UART

串口通信通常使用異步串行通信協(xié)議(UART)，其中數(shù)據(jù)按照一定的幀格式進(jìn)行傳輸，包括起始位、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位和停止位等。常見(jiàn)的串口通信速率(波特率)有9600、19200、38400等。

STC89C51RC/RD+的串口資源

STC89C51RC/RD+內(nèi)置2個(gè)互相獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器，可以同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。 兩個(gè)緩沖器可以共用一個(gè)地址碼 99H。

兩個(gè)緩沖器統(tǒng)稱串行通信特殊功能寄存器SBUF。

二、51單片機(jī)串口介紹

1. 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

如圖所示：

TXD：接P3.1引腳

RXD：接P3.0引腳

SBUF 是緩沖區(qū)，分為發(fā)送緩沖區(qū)和接收緩沖區(qū)。

TH1和TL1是定時(shí)器1的功能，需要工作在方式2(自動(dòng)重載模式)，用來(lái)設(shè)置波特率;

接收數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)從引腳接收，通過(guò)移位寄存器接收到 SBUF，然后控制寄存器把RI置1(接收中斷)，然后觸發(fā)中斷;

發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，SBUF傳到控制門，由發(fā)送控制器控制TI 觸發(fā)中斷;

2. 寄存器

(1)串口控制寄存器SCON

SCON 寄存器結(jié)構(gòu)：

Bit: 7 6 5 4 3 2 1 0 ┌────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┐ │ SM0 │ SM1 │ SM2 │ REN │ TB8 │ RB8 │ TI │ RI │ └────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┘

SCON 寄存器各位的功能：

位7-5：SM0、SM1、SM2(串口工作模式位)：

這三位用于設(shè)置串口工作的不同模式。它們的具體含義如下：

SM0、SM1：用于設(shè)置串口工作的模式，共有四種工作模式，包括模式0、模式1、模式2和模式3。

SM2：用于設(shè)置串口是否工作在多機(jī)通信模式，一般工作在單機(jī)模式時(shí)，該位為0。

位4：REN(接收允許位)： 該位用于控制串口的接收功能，置1時(shí)允許串口接收數(shù)據(jù)，清0時(shí)禁止串口接收數(shù)據(jù)。

位3：TB8(發(fā)送位8)： 該位用于設(shè)置在串口工作在模式2或模式3時(shí)發(fā)送的數(shù)據(jù)的第9位，通常用于設(shè)置奇偶校驗(yàn)位。

位2：RB8(接收位8)： 該位用于存儲(chǔ)在串口接收到的數(shù)據(jù)的第9位，通常用于接收端的奇偶校驗(yàn)檢測(cè)。

位1：TI(發(fā)送中斷標(biāo)志位)： 該位用于指示串口發(fā)送數(shù)據(jù)的中斷標(biāo)志，發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后會(huì)被置1，需要在中斷服務(wù)程序中清零。

位0：RI(接收中斷標(biāo)志位)： 該位用于指示串口接收數(shù)據(jù)的中斷標(biāo)志，接收到一幀數(shù)據(jù)后會(huì)被置1，需要在中斷服務(wù)程序中清零。

(2)電源控制寄存器PCON

PCON全稱為Power Control Register(電源控制寄存器)，它包含了一些與單片機(jī)的電源管理相關(guān)的控制位。

PCON寄存器結(jié)構(gòu)：

Bit: 7 6 5 4 3 2 1 0 ┌────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┐ │ SMOD │ SMOD0│---- │ ---- │ ---- │ ---- │ POF0 │ POF1 │ └────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┘

PCON寄存器各位的功能：

位7：SMOD(串口波特率倍增控制位)：

SMOD用于控制串口波特率是否加倍。置1時(shí)，串口波特率加倍;清0時(shí)，不加倍。

位6：SMOD0(串口0波特率倍增控制位)：

該位是SMOD的擴(kuò)展位，一般在多串口通信時(shí)使用。SMOD置1時(shí)，SMOD0表示串口0的波特率是否加倍;SMOD清0時(shí)，該位無(wú)效。

其它位與串口通訊沒(méi)大關(guān)系。

3. 計(jì)算波特率

使用本文開源地址里的 51 波特率計(jì)算.exe 工具：

注意軟件里設(shè)置定時(shí)器1的定時(shí)器方式，不是串口的工作方式。

SMOD：是否倍頻(不是波特率加倍，只是計(jì)算初始值變化)。

晶振頻率最好使用11.0592，這樣誤差比較小。

4. 串口配置步驟

通過(guò)TMOD寄存器 確定定時(shí)器T1工作方式2(自動(dòng)重載) ;

通過(guò)SCON寄存器 確定串口工作方式 ;

計(jì)算T1的初值，設(shè)定波特率，裝載 TH1，TL1;

啟動(dòng)定時(shí)器T1;

開啟中斷;

串口初始化;

三、 開發(fā)示例

1. 硬件電路

開發(fā)板使用USB轉(zhuǎn)串口電路，同時(shí)也是下載模塊的電路。

2. 代碼實(shí)現(xiàn)

本代碼效果： 串口接收數(shù)據(jù)后，原樣返回串口。

uart_utils.c

#include "uart_utils.h"#include /*** @brief 串口初始化*/void uart_init(u8 baud){ // 設(shè)置計(jì)數(shù)器1的工作方式2 TMOD = 0x20; // 設(shè)置定時(shí)器1的工作方式1 SCON = 0x50; // 0b01010000 // 波特率倍頻 PCON = 0x80; // 0b10000000 // 計(jì)數(shù)器初始值 TH1 = baud; TL1 = baud; // 打開接收中斷 ES = 1; // 打開總中斷 EA = 1; // 啟動(dòng)定時(shí)器1 TR1 = 1;}/*** @brief 串口發(fā)送數(shù)據(jù)*/void uart_send(u8 dat){ SBUF = dat; while(!TI); TI = 0;}/*** @brief 使用中斷接收串口數(shù)據(jù)*/void uart_recv() interrupt 4{ u8 dat; if(RI){ RI = 0; dat = SBUF; uart_send(dat); }}

main.c

#include #include "led_utils.h"#include "common_utils.h"#include "types.h"#include "timer_utils.h"#include "uart_utils.h"/*** @brief 主函數(shù)*/main(){ // 關(guān)閉所有l(wèi)ed led_all_off(); uart_init(0xfa); while(1) { }}