蓝桥杯之单片机学习（十一）——串口通信的基本原理与应用

一、串行通信概述

微控制器与外部设备的数据通信，根据连线结构和传送方式的不同，可以分为两种：并行通信和串行通信
并行通信：指数据的各位同时发送或接收，每个数据位使用一条导线。
串行通行：指数据一位接一位地顺序发送或接收

串行通信有SPI、IIC、UART等多种，最常见最通用的是指UART，大多数情况下，串口通信指的就是UART
串行通信的制式有：单工（只能发不能收）、半双工（能发能收，不能同时进行）、全双工（能发能收，能同时进行）三种
RS485总线是半双工的通信制式
串行通信的主要方式有两种：异步和同步。
同步串行通信：需要使用同一个时钟，以数据块为单位传送数据
异步串行通信：每个设备都有自己的时钟信号，通信中双方的波特率要保持一致，以i字符为单位进行数据帧传送，一次传送一个帧。

1.1 关于波特率的计算

波特率：串口每秒钟传输的位数
在51单片机的串口通信中，模式1和模式3的波特率是可变的，取决于定时1的溢出率，也就是说定时器1每溢出1次，串口就发送一次数据
通常使用定时器1的工作模式2（8位自动重装）来产生波特率，TL1作为脉冲计数寄存器，TH1作为自动冲转寄存器，当计数到最大值溢出时，TH1的值会自动装到TL1中

1.2 波特率计算公式

1.3 UART口的数据发送与接收

串行口中有两个缓冲寄存器SBUF，一个是发送寄存器，一个是接收寄存器，在物理结构上是完全独立的。它们都是字节寻址的寄存器，字节地址均为99H
这个重叠的地址靠读/写指令区分：
串行发送时，CPU向SBUF写入数据，此时99H表示发送缓存SBUF
串行接收时，CPU从SBUF读出数据，此时99H表示接收缓存SBUF
数据发送，把数据扔进SBUF后，内核会自动将数据发送出去，内容发送完成后，会将TI标志位置1
发送数据程序：SBUF = 数据/变量，如：SBUF = 0x58;
数据接收，内核从串口接收到一个完整的数据后，会将RI标志位置1，用户用SBUF直接读取即可
接收数据程序：变量 = SBUF, 如：dat = SBUF

1.4 串口控制寄存器SCON

二、训练内容

在CT107D单片机综合训练平台上，利用51单片机的串行接口与上位机建立传输信道进行数据的收发。采用8位的UART模式，即模式1,波特率为9600BPS。数据发送采用查询方式，数据接收采用中断方式。系统上电初始化之后，单片机向上位机发送两个字节: 0x5a和0xa5，然后等待接收上位机的数据，每接收到一个字节后，在该字节的基础.上加1 然后返回给上位机

2.1 训练重点

1. 串口通信的初始化设置，特别是工作模式和波特率的理解
2. 串口通信单字节发送程序的设计
3. 串口通信结束中断服务函数的设计
   

三、代码展示

#include 

sfr AUXR = 0x8e;

typedef unsigned int uint;
typedef unsigned char uchar;

uchar urdat;

void SelectHC138(uchar channel)
{
	switch(channel)
	{
		case 4:    //LED
			P2 = (P2 & 0X1F) | 0X80;
		break;
		case 5:    //蜂鸣器和继电器
			P2 = (P2 & 0X1F) | 0Xa0;
		break;
		case 6:    //位码
			P2 = (P2 & 0X1F) | 0Xc0;
		break;
		case 7:    //段码
			P2 = (P2 & 0X1F) | 0Xe0;
		break;
	}
}

void InitUart()
{
	TMOD = 0X20;
	TH1 = 0XFD;
	TL1 = 0XFD;
	TR1 = 1;
	
	SCON = 0X50;
	AUXR = 0X00;
	
	ES = 1;
	EA = 1;
}



void SendByte(uchar dat)
{
	SBUF = dat;
	while(TI == 0);
	TI = 0;
}

void ServiceUart() interrupt 4
{
	if(RI == 1)
	{
		RI = 0;
		urdat = SBUF;
		SendByte(urdat + 1);
	}
}

//初始化系统
void Initsys()
{
	SelectHC138(5);
	P0 = 0X00;//关闭蜂鸣器和继电器
	SelectHC138(4);
	P0 = 0XFF;//关闭LED
}

void main()
{
	InitUart();
	Initsys();
	SendByte(0xa5);      
	SendByte(0x5a);
	while(1);
}

四、一些参考