STC89C52串口通信当中的UART

1.串口介绍

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。

UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter，通用异步收发器），与传统8051单片机的串口完全兼容。设有2个互相独立的接收、发送缓冲器，可以同时发送和接收数据。发送缓冲器只能写入而不能读出，接收缓冲器只能读出而不能写入，因而两个缓冲器可以共用一一个地址码(99H)。两个缓冲器统称串行通信特殊功能寄存器SBUF。

管脚：STC89C52系列单片机串行口对应的硬件部分对应的管脚是P3.0/RxD和P3.1/TxD。
串口通信优点：STC89C52系列单片机的串行通信口，除用于数据通信外，还可方便地构成一一个或多个并行I/O口，或作串一并转换，或用于扩展串行外设等。·
 

2.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

下图是以前的投影仪的插口线脚分布图，可以看的也用了TXD来发送数据，RXD来接受数据

3.电平标准

电平标准是数据1和数据0的表达方式，是传输线缆中人为规定的电压与数据的对应关系，串口常用的电平标准有如下三种：

TTL电平：+5V表示1，0V表示0

RS232电平：-3~-15V表示1，+3~+15V表示0

RS485电平：两线压差+2~+6V表示1，-2~-6V表示0（差分信号）

注意这里单片机用的是TTL电平，而计算机用的是RS232电平，所以在单片机与电脑进行串口通信的时候要加电平转换芯片
 

4.常见通讯接口比较

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）
 

5.UART的四种工作模式

串行通信设有4种工作方式，其中两种方式的波特率是可变的，另两种是固定的，以供不同应用场合选用。波特率由内部定时器/计数器产生，用软件设置不同的波特率和选择不同的工作方式。主机可通过查询或中断方式对接收/发送进行程序处理，使用十分灵活。

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

6.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（九位数据模式时的最后一位，RB8/TB8）

停止位：用于数据帧间隔

检验位：常用的有奇校验，偶校验。通常来判断发送的数据的正确性，是否有丢帧的情况

以偶校验举例说明

发送一段数据 0000 0011 1 这里最后一位1表示前面8位数据有偶数个1

0000 0001 0 这里最后一位0表示前面8位数据有奇数个1

但是如果说发送 0000 0011 1 接收到的是0000 0101 1，可以发现偶校验正确，这也就是奇偶校验的弊端，即不能判断出每一位的数据是否发生改变，只能判断1的位数是否为偶数，所以说在一定程度上是有检验作用的，但是不是非常精确。

7.串口通信流程图

看串口模式图我们软件在进行编程的时候要注意：

SUBF（数据缓存器），TI（数据发送标志位），RI（数据接受标志位）的配置要求

以及T1溢出率的配置（TH1,TL1初值），SMOD置0时为正常波特率，置1时波特率加倍

将数据写入SBUF时，就进行发送，我们这里不管是如何一位一位的发送的，只将数据写入SUBF中即可。

8.串口相关寄存器

这里还是为了尽可能的全面，所以在手册截的图。

 9.定时器模式选择

 

 10.中断模式选择

11.波特率的计算方法：

A.

在图上的寄存器SCON的配置中也可以看出来。1，是看SMOD的配置为1那么波特率加倍。2，其次是定时器1的溢出率，计算方法是周期的倒数。

下面举波特率为4800的计算方法（也是我们下面的代码里面的定时器1配置的）

设T=13us(12MHZ下13us溢出一次)，定时器1的溢出率=1/T=0.0769230769230769，为使定时器误差小，这里的SMOD的配置为1，所以最后，波特率=（1/T）x（1/16）x1000000=4,807.692307692308 约等于4800

中断模式以及寄存器的配置
串口中断位要打开，而定时器1的中断就不用开了（溢出后不用进行中断执行其他操作，计时器只是提供稳定的波特率）

B.

以初始值 TL1 = 0xF3;   TH1 = 0xF3;     计数13个数就会溢出(256-243)

而12MHZ单片机，即1微秒就会计数一次，溢出就是13微秒

波特率 = 1÷ 13us ÷ 16 = 4807.69 HZ

所以赋 初始值 TL1 = 0xF3;   TH1 = 0xF3;波特率就是 4800HZ

此时误差率为：  7.69 ÷ 4800 = 0.16%

12.代码示例（串口与电脑互发数据）

主函数：

#include 
#include "UART.h"
 
unsigned char Sec;
 
void main()
{
	UART_Init();			//串口初始化
	while(1)
	{
	}
}
 
void UART_Routine() interrupt 4
{
	if(RI==1)	//如果接收到数据，硬件自动将标志位RI置1，表示接收到了电脑发送的数据
	{
		P2=SBUF;				//读取SBUF数据，取反后输出到LED
		UART_SendByte(SBUF);//将受到的数据发回串口(实现单片机向电脑发送数据)
		RI=0;					  //按照手册RI需要手动置0
	}
}

SUBF输入函数:

#include 
 
void UART_Init()
{
	SCON = 0x50;    //工作方式1，其中的REN为1，允许接收
	PCON |= 0x80;   //为了减少误差波特率加倍
	TMOD &= 0x0F;		//设置定时器1模式
	TMOD |= 0x20;		//设置定时器1模式
	TL1 = 0xF3;		  //设定定时初值
	TH1 = 0xF3;		  //设定定时器重装值
	ET1 = 0;		    //禁止定时器1中断
	TR1 = 1;		    //启动定时器1
 
    ES=1;           //设置接收发送中断
	EA=1;
 
 
}
 
void UART_SendByte(unsigned char Byte)
{
	SBUF=Byte;   //将SBUF数据赋值
	while(TI==0);//if(TI==1) {TI=0;}在停止位后硬件自动将TI置1，按照手册，这里要手动置0
	TI=0;
}