10串口通信

通信

通信的的基本概念

• 通信的方式

通信方式	具体解释
串行通信	一条数据线，将数据一位一位地依次传输
并行通信	多条数据线，8位数据同时传输
异步通信	通信双方各自约定通信速率
同步通信	通信双方靠一根时钟线来约定通信速率
单工	通信只能有一方发送到另一方，不能反向传输
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
全双工	通信双方可以在同一时刻互相传输数据

• 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

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串口参数及时序图

• 通信速率（比特率)衡量通信性能的重要参数
• 比特率：每秒钟传送二进制数据的位数（单位：位/s即bps=bit per second）
• 检验位：用于数据验证（九位的最后一位）
• 停止位：用于数据帧间隔

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常用通信接口比较

此外还有CAN、USB等

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51单片机串口介绍

串口通信简介

• 串口通信：计算机与外设通过数据信号线、地线，按位进行数据通信的方式，属于串行通信

• 接口标准：常见接口有RS-232C、RS-232、RS-485等
  
  常用引脚：TXD、RXD、GND（发送、接收、接地）
  串口通信一定要确保设备之间共地，l即连接GND

• 连接方式：交叉连接且共地
  

• 通信协议：RS-232的通信协议遵循96-N-8-1格式

符号	含义
96	比特率9600bps
N	无校验位（校验：排除由外界干扰、降低数据偏差）
8	传输数据位的个数，8位1个字节
1	代表停止位

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串口内部结构

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

• 51单片机的通信接口UART
  只有一个UART，四个工作模式，常用模式1
  详细内容联系下文中串口寄存器来理解

• 两根通信线连接方法
  TXD与RXD交叉连接
  当只需单向的数据传输时，可以只接一根通信线
  当电平标准不一致时，需要加电平转换芯片
  一定要接地GND

• 电平标准：
  数据1和数据0的表达方式，是传输线缆中认为规定的电压与数据的对应关系，串口常用的电平标准由如下三种：

电平标准	特点	表示1	表示0
TTL电平	对地电压	+5V	0V
RS232电平	更稳定	-3 ~ -15V	+3 ~ +15V
RS485电平	两线压差，差分	+2~+6V	-2~-6V

• 内部结构、串口模式图
  将USB电平协议转换为串口的电平协议
  最左端为总线
  定时器控制收、发控制器
  发送给、接收完成后有相应的中断
  发送端TXD接P3_1
  接收端RXD接P3_0
  SBUF:串口数据缓存寄存器
  上下两个SBUF在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，独处的是接收寄存器

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串口通信相关寄存器

• SCON：串口模式控制寄存器（可位寻址，单个赋值）
  当PCON.6位=1时，SCON.7用FE(free error)帧错误检测
  当PCON.6位=0时，SCON.7用SM0与SM1一起控制串口通信工作模式
  SM2：与方式2/3有关，多机通信控制位
  REN：为1时允许接收，为0时禁止接收
  TB8：只与方式2/3有关，为第9位数据清零
  RB8：为0时是方式1的接收停止位；方式2/3接收第9位置数据
  TI：发送中断标志位，发送完为1，必须由软件复位
  RI：接收中断标志位，接受完为1，必须由软件复位

四种工作模式

SM0	SM1	工作方式	功能说明
0	0	方式0	同步移位
0	1	方式1	8位，波特率可变
1	0	方式2	9位，波特率固定
1	1	方式3	9位，波特率可变

• PCON：电源控制寄存器（不可位寻址，必须整体赋值）
  SMOD：波特率选择位，为1时工作方式1/2/3的波特率加倍；为0时各个工作方式的波特率加倍
  SMOD0：帧错误检测有效控制位，不需要检测可以不配置

• SBUF：串口数据缓冲寄存器，初始化不需要配置

• SADEN、SADDR：从机地址控制寄存器(方便多机通信)

• IE、IPH、IP：与串口中断相关寄存器

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串口通信实验

串口向计算机发送数据

• stc软件中波特率计算器用来得到PCON的赋值
  

串口寄存器、定时器(只能用定时器1)初始化配置

void UART_Init() //[email protected]
{
	SCON=0x40; //0100 0000
	PCON&=0x80; //波特率不倍速
	
	TMOD &= 0x0F; //清除定时器1模式位
	TMOD |= 0x20; //设定定时器1为8位自动重装方式
	
	TL1 = 0xFD;		//设定定时初值
	TH1 = 0xFD;		//设定定时器重装值
	
	ET1 = 0;		//禁止定时器1中断,只需要溢出就可以得波特率
	TR1 = 1;		//启动定时器1
}

写入程序 Byte要发送的一个字节数据

void UART_SendByte(unsigned char Byte)
{
	SBUF=Byte; //将数据写入串口缓存
	while(TI==0); //检测写入完成
	TI=0; //标志位由软件置零
}

显示数值

void main()
{
	UART_Init();
	while(1)
	{
		UART_SendByte(0x66);
	}
}

串口助手显示时一定要注意选择对应的波特率

• 数据显示模式
  ①HEX模式/十六进制模式/二进制模式：以原始数据的形式显示
  ②文本模式/字符模式：以原始数据编码后的形式显示

• 间隔1s向计算机发送递增数据

改动main函数部分

void main()
{
	UART_Init();
	while(1)
	{
		UART_SendByte(Sec);
		Sec++;
		Delay(100);
	}
}

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计算机通过串口控制LED

利用中断系统，当数据发送到计算机时，触发中断，接收数据

• 需要接受数据，用到SCON.4的REN=1接收位
• 打开串口的中断EA=1;ES=1;允许触发中断

改动主函数部分并添加中断服务子函数

void main()
{
	UART_Init();		//串口初始化
	while(1)
	{
		
	}
}

void UART_Routine() interrupt 4
{
	if(RI==1)					//如果接收标志位为1，接收到了数据
	{
		P2=SBUF;				//读取数据
		UART_SendByte(SBUF);	//将受到的数据发回串口
		RI=0;					//接收标志位清0
	}
}

注意！！！用串口助手打开串口时，一定要调整相应的波特率！！！