单片机的串口实验 串口介绍 串口原理

1 串口的硬件初步认识

串口是一种通信方式。
不同型号单片机串口数量不一样，比较高级的单片机有多个串口。下图中的单片机有2个串口资源。
串口对于单片机而言就是指2个引脚进行通信，如下图，一根引脚是RXD，代表接收数据引脚；一根引脚是TXD，代表发送数据引脚。注意串口引脚的名字取名方式。单片机想发送数据，是用TXD发出去。想接收数据，是用RXD接收。
单片机和电脑通信需要有一个中间芯片，起到中间桥梁作用，一方面接受单片机信息，一方面将信息发送到电脑；或者一方面接受电脑信息，一方面将信息发送到单片机。是双工通信，互不影响，可同时进行。
中间桥梁芯片一般是CH340、PL2303这些芯片。

单片机的特定引脚用于串口通信，生产厂商规定的，举几个例：
在51单片机中，只有一个串口可以用，P3.0和P3.1这2个引脚。下图就是51单片机引脚图，注意串口引脚的名字。

在MSP430F149单片机中，P3.4和P3.5被称为串口0，P3.6和P3.7被称为串口1.这款单片机有2个独立的串口资源可以使用。

在MSP432P401R芯片中，有4个独立的串口资源可以使用。

在STM32F103C8T6芯片中，有3个独立的串口资源。

2 中间桥梁芯片硬件电路

下图是一个使用CH340芯片制作的一个模块。左边USB肯定是插电脑上了，右边有5个针，拔掉那个黄色的跳线帽后使用，5个针从上到下是 5V 3V3 TXD RXD GND。这5个针和单片机芯片这么连接：
CH340模块----单片机芯片
GND-------------GND
RXD--------------TXD
TXD--------------RXD
GND接在一起是必须的，为了在同一参考电压下。
CH340模块的RXD引脚是对于CH340自身而言的接收引脚，单片机的TXD发出数据后，CH340模块使用自己的RXD引脚接收数据。
CH340模块的TXD引脚是对于CH340自身而言的发送引脚，CH340模块使用自己的TXD引脚发送数据后，由单片机的TXD接收数据。
如果单片机还需要电脑供电，可以选择将CH340模块5V或者3V3接到单片机的供电引脚。

3 电脑如何识别 中间桥梁芯片

电脑想要识别CH340，需要给电脑装驱动程序。下图这个，

双击后出现安装界面，安装即可。或者先点卸载，再点安装。安装完之后就会有安装成功的提示。

这个时候再将CH340模块插入电脑。电脑上就会挂载这个设备，我们从何得知呢。步骤如下：
电脑插上CH340模块。
右键点击此电脑，出现选项后点属性。

点击设备管理器。

展开端口。端口列表里会有一个USB-SERIAL CH340字样的设备，设备挂载在COM4端口。记住这里的COM4。我的是COM4，这是电脑自由分配的结果。

注意：一台电脑可以插多个CH340模块，在这里就会有多个COM口，如果我插2个会是下图这样：

如果你的这里是感叹号，代表了CH340模块没有被电脑识别，有可能是电脑的驱动安装得不对，也可能是别的原因。

4 串口调试助手

电脑虽然识别了CH340设备，分配有了COM口。但是电脑还得利用软件去打开COM口，接收这个数据。
这种软件就叫串口调试助手，串口调试助手多种多样，使用方法都差不多。
下图中，选择合适的COM口，我这里是选COM4，选择合适的波特率，这个波特率取决于单片机串口工作的波特率，应该相等。然后点击打开串口。这个时候这个串口调试助手软件就能够检测到COM4的数据。
单片机发送数据，CH340模块接收后发送到电脑COM4，串口调试助手软件检测COM4的数据，然后显示到小黑框里去。
电脑想要发送数据，只需要在串口调试助手软件的下方框里写想发送的数据，点击右方发送按钮，数据就会通过COM4发送到CH340模块,CH340模块接收后发送给单片机。

5 为什么需要CH340模块

单片机能够直接链接到电脑吗？
不能。就算MAX485 MAX232也是需要中间件的。中间件的存在是必要的，安全，通用，兼容性高，符合系统需要。

6 CH340模块可以换成别的吗

可以。都相似，比如你用PL2303芯片，你就得装一个PL2303芯片的驱动程序在电脑上。

7 单片机开发版设计理念1

在前面的讲述中，我们使用了CH340模块，对于很多开发板来说，都把这个CH340模块嵌入到了开发板上。

下图的51单片机开发板，CH340芯片在左下角，可以看到身上有P30 P31的线，也有UD+ UD-的线。

实物上：

8 单片机开发版设计理念2

下图是一块MSP432P401R开发板。这板子上没有CH340桥梁芯片，但有它自己设计的桥梁芯片。我们不用管这个桥梁芯片是啥，这板子插入电脑，只要电脑能够识别它有关于UART的COM口，那么就能正常串口通信。

插电脑上后，看COM，第一个就是挂载的UART设备COM，我们用串口调试助手肯定是打开这个COM。也就是图里箭头那个。
这图里的第2个COM是用来下载程序的，不用管。

驱动程序是安装CCS或者IAR里就带了驱动了，所以能识别COM。这单片机板子上的硬件和程序必然是和电脑的COM兼容设计的，其中的设计原理和细节留给大家慢慢学习。

9 总结 串口的使用过程

1 写好单片机的串口程序，下载烧写到单片机内部。退出你的软件，按一下板子的复位键（具体来说，你要保证你的板子程序正常跑了起来）。
2 在设备管理器找到你的板子的COM口。
3 打开串口调试助手，我用的XCOM。设置串口调试助手里的波特率等信息，然后点击串口调试助手里的打开串口。
4 正常使用即可。