51单片机学习----串口通讯（UART）
前言
STC89C52RC系列单片机内部集成有一个功能很强大的全双工串口通信口。
与传统8051单片机的串口完全兼容；
有两个互相独立的的发送和接收缓冲器，可以同时收数据和发数据；
那么问题来了，什么是串行通信？什么是全双工？什么是发送缓冲器？什么是接收缓冲器？
还有一个比较重要的事，要想搞明白串口通讯的原理，必须先把单片机的定时器学明白，尤其定时器的8位自动重装工作模式。
什么是串行通讯？
就是把数据串成一串，然后一个一个BIT的发出去，
比如要发送数据0xAA,转换成二进制就是1010 1010，按照BIT7、BIT6、BIT5、BIT4、BIT3、BIT2、BIT1、BIT0的顺序发出去。
什么是全双工？
与全双工相对的是半双工，全双工指的是发送数据的同时也可以接收数据，接收数据的时候也可以发送数据。半双工指的是发送数据的时候不准接收数据，接收数据的时候不能发送数据。
打个比方，边吃饭边拉屎那就是全双工；吃饭的时候不能拉屎，拉屎的时候不能吃饭那就是半双工。
什么是发送缓冲器？
首先这个缓冲器是一个寄存器，它是起缓冲作用的。单片机把要发送出去的数据，先准备好，放在这个缓冲器里面，这个数据是一个字节大小的，也就是8个BIT。当数据准备就绪之后，就可以发送出去。这个缓冲器跟枪的枪膛有点像，子弹上膛的过程就跟数据放入缓冲器的过程相似，只要扣动扳机子弹就发射出去了，同理数据发送出去也有个类似的“扳机”。
什么是接收缓冲器？
接收外面发过来的数据，也是先存在接收缓冲器里面，然后CPU取走，这个接收缓冲器有点类似外卖柜，外卖员把外面送过来的时候，不是直接送你手上，而是放在外卖柜中，然后你去外面柜中取走外卖。
发送缓冲器和节数缓冲器在单片机里面的名字是同一个SBUF，地址也是同一个。
什么是波特率
串行通信有4种工作模式：又两种是固定的波特率，有两种是可变的波特率。那么问题由来了，先不说通讯模式的事，先告诉我什么是波特率？为什么又要引入波特率这个东西？
波特率 Baud Rate,一般简称Baud,意思就是每秒几个码元，码元这个字太拗口，位了解释一个名词又引入一个新的名词，这是很不对的，其实一般情况下可以把码元理解为BIT，波特率就可以理解为每秒发送多少个BIT。
我们要明白一个事情，数据发送，不是发送给空气的，肯定有一个接收数据的对象；同理数据接收，肯定有一个数据发送方。你说发过来的是0xAA,那数据发送的时候就是一串波形，我怎么去识别，那就要告诉对方每个BIT数据的宽度是多少？那个BIT数据的宽度就是波特率。比如波特率9600，就表示每秒能发9600给BIT。这样发送和接收的双方就知道每个BIT的宽度是多少了。
发送与接收引脚
STC89C51RC系列单片机的接收引脚P3.0/RxD
STC89C51RC系列单片机的发送引脚P3.1/TxD
这个P3.0/RxD就表示P3.0引脚有两个功能，普通GPIO功能和串口接收功能；
这个P3.1/TxD就表示P3.1引脚有两个功能，普通GPIO功能和串口发送功能；
怎么理解？拿起枪就是兵，放下枪就是民，人还是那个人；引脚还是那个引脚。
串口相关寄存器
串口控制寄存器器（SCON）
SCON == Serial Control 用于选择串行通讯的工作方式和某些控制功能，这个某些有点那个啥了
SM0/FE：这一看就有两个功能，SM0功能和FE功能，FE就是帧错误检测功能，平时用的不多，就不要花精力来解释了，越解释越糊涂；主要还是用它的SM0功能吧，既用于串行口工作模式的设定，要想用这个功能，PCON的Bit6，既SMOD0的值必须为0。
SM1：与SM0组合使用用来确定串口的工作方式
STC89C5RC系列单片机工作在12T模式，既1个机器周期等于12个时钟周期，定时器1工作在8位自动重装模式，所以定时器1的溢出率 = SYSCLK/12/（256-TH1）。
SM2：允许方式2或方式3多机通讯控制，多机通讯用得少，有机会再展开。
REN：串行接收控制位，由软件来控制，当REN=1时，允许串口接收数据，这是启用串行接收器RxD，就可以接收数据了，当REN=0，禁止串口接收数据。
TB8：在方式2和方式3，它就是要发送的第9位数据，由软件来写1或者写0。
RB8：在方式2或方式3，它就是要接受的第9位数据，如果工作在方式1，若SM2=0，RB8就是接收到的停止位。
TI：串口发送中断请求标志位，在方式0的时候，第8位数据发送接收之后，单片机自己就把TI位置1，即TI= 1，并向CPU请求中断，中断响应之后必须用软件来复位，就是在代码中让TI=0。在方式1/2/3，停止位开始发送时，单片机自己就把TI位置1，中断响应之后必须用软件来复位。
RI：串口接收中断请求标志位，在方式0，当串行接收到第8位结束时，由内部硬件自动置位RI=1，向主机请求中断，响应中断后必须软件复位。在方式1/2/3串行接收到停止位的中间时刻由内部硬件置位，即RI=1，响应中断后必须软甲复位。
SCON的所有位都可以通过复位变成0，每位都可以位寻址。
电源控制寄存器（PCON）
PCON == Power Control
SMOD：设置串口的波特率是否加倍，SMOD=1，串行通讯1/2/3的波特率加倍；SMOD=0，波特率不加倍。
SMOD0：设置为SMOD0=0，位了让SCON的SM0起作用。
其他的位跟串口没什么关系，就不说了。
中断使能寄存器（IE）
IE == Interrupt Enable
EA：中断总开关
ES：串口中断开关
中断优先级寄存器高（IPH）
中断优先寄存器低（IP）
从地址屏蔽（SADEN）：多机通讯使用
从地址（SADDR）：多机通讯使用
串口缓存寄存器（SBUF）
SBUF == Serial Buffer
STC89C51RC系列单片机的串行口缓冲器SBUF地址是99H，实际上由2个缓冲器，一个是发送缓冲器，也叫发送寄存器，只能写数据进去；一个是接收缓冲器，也叫接收寄存器，只能读里面的数据。
串行通道内有一个数据寄存器
串口方式1的功能和结构示意图
发送过程：数据由串行发送端TxD输出。
1、当CPU执行一条写“SBUF”的指令就启动串口的发送；
2、写“SBUF”信号的同时还把1装入发送移位寄存器的第9位，因为第9位就是停止位；
并通知TX控制单元开始发送。发送每个BIT的定时由16分频计数器同步；
3、移位寄存器将数据不断的右移，送到TxD端口发送，右移的过程中，左边的空位就来填入0作补充；
4、当数据的最高位移到输出位置的时候，紧跟其后的是第9位，也就是停止位，这个时候TX控制单元作最后一次移位输出，然后让发送允许信号失效，完成一帧数据的发送；
5、这个时候将中断请求标志位TI置1，TI=1，向主机请求中断处理
接收过程：
1、软件将接收允许位REN置1，REN=1，接收器便以设定的波特率去采样接收端口RxD;
2、当检测到RxD端口从1变为0的跳变时，就启动接收器准备接收数据；并立即复位16分频计数器，将1FFH的值写入移位寄存器。（复位16位分频计数器是为了与输入位的时间同步）
3、16分频计数器的16个状态将每个BIT的接收时间分成16份，在每个BIT时间的7、8、9份由检测器对RxD端口进行采样，所采样到的3个值，要么为0，要么为1，只要三个值有两个以上为1，那这个BIT就是1，如果三个值有两个以上是0，那这个BIT就是0；
4、接收数据从接收移位寄存器的右边移入，已装入1FFH向左边移出，当起始位0移到移位寄存器的最左边时，使Rx控制器作最后一次移位，完成一帧数据的接收，
5、如果RI=0，且SM2=0（或接收到的停止位位1），则接收到的数据是有效的，实现装载入SBUF，停止位进入RB8，置位RI，既RI= 1，向主机请求中断，如果RI=0，且SM2=0（或接收到的停止位位1）这两个条件有一个不满足，那就收到的数据就作废，重新开始接收
串口模式3是9位UART，比模式1多一位，多的这一位就是校验位，由TB8提供。
C语言实现
#include
#include "intrins.h"
#define FOSC 11059200L //单片机的时钟频率
#define BAUD 9600 //串口通讯的波特率
bit busy;
unsigned char Rx_Buffer[5] = {0};
//unsigned char Tx_Buffer[5] = {0};
unsigned char i;
unsigned char j;
void SendData(unsigned char dat);
void SendString(char *s);
unsigned char SendNByte(unsigned char *p, unsigned char n);
void Delay1000ms();
void main()
{
SCON = 0x50; //SCON==0101 0000， 模式1，8 bit UART，接收使能
TMOD = 0x20; //定时器1设置为8位自动重装模式
/*
TH1 = TL1 = -(FOSC/12/32/BAUD)
等同于TH1 = TL1 = 256 -(FOSC/12/32/BAUD);
*/
TH1 = TL1 = -(FOSC/12/32/BAUD); //设定自动重装值
TR1 = 1;//定时器1开始运行
ES = 1;//串口中断使能
ET1 = 0;//定时器中断关闭
EA = 1;//中断总开关使能
while(1)
{
if(Rx_Buffer[0] == 1) //检查接收到的第一个数据是不是1,
{
SendNByte(Rx_Buffer, 5); //把接收到的5个数据发出去
for(j=0;j<5;j++) //把Rx_Buffer清零
{
Rx_Buffer[j] = 0;
}
}
Delay1000ms();
}
}
void Uart_Isr() interrupt 4
{
if(RI)
{
RI = 0; //接收中断标志位清零
Rx_Buffer[i++] = SBUF;
if(i == 5)
{
i = 0;
}
}
if(TI)
{
TI = 0;
busy = 0;
}
}
void SendData(unsigned char dat)
{
while(busy);//等待前面的数据发送完成
busy = 1; //发送数据时，busy标志为1
SBUF = dat; //把数据发给SBUF
}
void SendString(char *s)
{
while(*s)
{
SendData(*s++);
}
}
unsigned char SendNByte(unsigned char *p, unsigned char n)
{
unsigned char i;
for(i=0;i