【嵌入式】基于STC89C52RC的51单片机学习（六）——串口
一、串口的基本认识
串口是串型通信接口的简称，也叫串行通信接口或者串行通讯接口，是设备间接线通信的一种方式。
特点：
（1）串行接口是指数据一位位地顺序传送，其特点是线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信（可以直接利用电话线作为传输线），从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信，但传输速度较慢。
（2）双向通信，全双工。
二、关于电器标准和协议
串行接口按电气标准及协议来分包括RS-232-C、RS-422、RS485等。RS-232-C、RS-422与RS-485 标准只对接口的电气特性做出规定，不涉及接插件、电缆或协议。
（1） RS-232
也称标准 串口 ，最常用的一种 [ 串行通讯接口 , 比如我们的电脑主机的 9 针串口 ，最高速率为 20kb/s RS-232是为 点对点 （即只用一对收、发设备）通讯而设计的，其传送距离最大为约 15 米。所以 RS-232 适合本地设备之间的通信。
（2） RS-422
由于接收器采用高输入阻抗和发送 驱动器 比 RS232 更强的 驱动能力 ，故允许在相同传输线上连接多个接 收 节点 ，最多可接 10 个节点。即一个主设备（ Master ），其余为从设备（ Slave ），从设备之间不能通信，所以RS-422 支持一点对多点的双向通信。RS-422的最大传输距离为1219 米，最大传输速率为 10Mb/s 。平衡双绞线的长度与传输速率成反比
（3） RS-485
是从RS-422基础上发展而来的，无论四线还是二线连接方式总线上可多接到32个设备。
三、串口的电平
我们经常听说的UART 是指异步串行（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），通用异步接收/发送。 UART包含TTL电平的串口和RS232电平的串口
（1）RS232电平
逻辑1 为 -3~-15V 的电压 , 逻辑 0 为 3~15V 的电压笔记本通过RS232电平和单片机通信
（2）TTL
TTL是 Transistor-Transistor Logic ，即晶体管 - 晶体管逻辑的简称，它是计算机处理器控制的设备内部各部分之间通信的标准技术。TTL 电平信号应用广泛，是因为其数据表示采用二进制规定， +5V等价于逻辑 ”1” ， 0V 等价于逻辑 ”0” 。数字电路中，由TTL 电子元器件组成电路的电平是个电压范围，规定：输出高电平>=2.4V ，输出低电平 <=0.4V ；输入高电平>=2.0V ，输入低电平 <=0.8V笔记本电脑通过TTL 电平与单片机通信TX发送线（端口） 3.1RX接收线 ( 端口） 3.0USB转 TTL ，使用 ch340 通信
（3） 串口接线方式
四、串口发送收发数据过程
串口收发数据的时序电路图
五、相关的寄存器
在串口中，输入/ 输出数据缓冲器都叫做 SBUF , 都用 99H 地址码，但是是两个独立的 8 位寄存器代码体现为： 想要接收数据 char data = SBUF 想要发送数据 SBUF = data
回忆UART 是异步串行接口，通信双方使用时钟不同，因为双方硬件配置不同，但是需要约定通信速度，叫做波特率。直接写代码先玩一下再学相关的寄存器，我们先用软件生成串口初始化的代
（1） 通过串口发送一个字符给电脑
#include "reg52.h" #include "intrins.h" sfr AUXR = 0x8e; void UartInit(void) //[email protected] { PCON &= 0x7F; SCON &= 0x0F;//设置串行工作方式为8位波特率可变，REN允许串口收数据 SCON |= 0x50; TMOD &= 0x0F;//设置定时器1的工作方式为8位自动重装载定时器 TMOD |= 0x20; TL1 = 0xFD;//设置定时器初值 TH1 = 0xFD; TR1 = 1; //启动定时器1 } void Delay10ms() //@11.0592MHz { unsigned char i, j; i = 18; j = 235; do { while (--j); } while (--i); } void sentByte(char data_msg) { SBUF = data_msg; //Delay10ms(); while(!TI); TI = 0; } void main() { char data_msg = 'a'; //配置C51的串口通信方式 UartInit(); while(1){ // 往发送缓冲区写入数据，就完成发送数据 Delay1000ms(); sentByte（data_msg）; } }
下面我们来了解一下相关寄存器(这些寄存器在芯片手册中都可以找到，下面只是截取了一部分)
串口不同工作模式下波特率还可能与定时器有关，所以还需要进行定时器初值的计算，计算方法如上图所示。
、
通过上面软件给我们初始化的串口来看，配置了寄存器SCON寄存器，我们一般需要设置SM1、SM2、REN、以及TI、RI
PCON，我们主要关心SMOD和SOMD0，一般情况下SMOD=0;SOMD0=0;
当然还有与中断相关的寄存器，这在我们以后的代码中会用到。
（2） 发送一个字符串给电脑
#include "reg52.h" #include "intrins.h" #includesfr AUXR = 0x8e; void UartInit(void) //[email protected] { PCON &= 0x7F; SCON &= 0x0F;//设置串行工作方式为8位波特率可变，REN不允许串口收数据 SCON |= 0x40; TMOD &= 0x0F;//设置定时器1的工作方式为8位自动重装载定时器 TMOD |= 0x20; TL1 = 0xFD;//设置定时器初值 TH1 = 0xFD; TR1 = 1; //启动定时器1 ES = 1;//串口中断打开 EA = 1;//总中断打开 } void Delay1000ms() //@11.0592MHz { unsigned char i, j, k; _nop_(); i = 8; j = 1; k = 243; do { do { while (--k); } while (--j); } while (--i); } void sentByte(char data_msg) { SBUF = data_msg; //Delay10ms(); while(!TI); TI = 0; } void sentString(char *str) { while(*str){ sentByte(*str); str++; } } void main() { //配置C51的串口通信方式 UartInit(); while(1){ // 往发送缓冲区写入数据，就完成发送数据 Delay1000ms(); sentString("Hello world!\r\n"); } } 这里我们在发送字符串时，若是sentByte(char data_msg)函数中没有延迟或者while条件判断则会出现错误，因为不断向SBUF中发送数据，但是电脑还没有来的及从接收缓冲区中取回，就发现后面又送来数据了，会把之前缓冲区中的数据给淹没，所以我们要设置一个延时。
更好的解决方法是开启串口中断，判断TI（串行发送第8位数据结束时，硬件自动置一，软件清零）是否为一，是则发送下一个并清零。
（3） 每隔一秒，单片机向PC发送一个字符串 ，PC上位机串口调试助手发送字母o点亮LED，发送字母c关闭LED
#include "reg52.h" #include "intrins.h" sfr AUXR = 0x8e; sbit led5 = P3^7; void UartInit(void) //[email protected] { PCON &= 0x7F; SCON &= 0x0F;//设置串行工作方式为8位波特率可变，REN允许串口收数据 SCON |= 0x50; TMOD &= 0x0F;//设置定时器1的工作方式为8位自动重装载定时器 TMOD |= 0x20; TL1 = 0xFD;//设置定时器初值 TH1 = 0xFD; TR1 = 1; //启动定时器1 } void Delay10ms() //@11.0592MHz { unsigned char i, j; i = 18; j = 235; do { while (--j); } while (--i); } void Delay1000ms() //@11.0592MHz { unsigned char i, j, k; _nop_(); i = 8; j = 1; k = 243; do { do { while (--k); } while (--j); } while (--i); } void sentByte(char data_msg) { SBUF = data_msg; //Delay10ms(); while(!TI); TI = 0; } void sentString(char *str) { while(*str){ sentByte(*str); str++; } } void main() { char cmd; //配置C51的串口通信方式 UartInit(); while(1){ // 往发送缓冲区写入数据，就完成发送数据 Delay1000ms(); sentString("Hello world!\r\n"); //怎么知道收到数据，查询RI的值，如果RI是1（收到数据后由硬件置1） if( RI == 1){ RI = 0; cmd = SBUF; if( cmd == 'o'){ led5 = 0; } else{ led5 = 1; } } }这里我们必须开启接收使能，在SCON寄存器中配置即可。
同过判断RI是否等于1来判断第八个bit接收是否结束，结束后清零，然后跟据SBUF中的数据来决定是否点灯。
我们试试发送一个字符串来控制灯的关闭，因此我们需要设置一个数组了，当输入open,打开，close关闭灯
#include "reg52.h" #include "intrins.h" #include#define Size 12 sfr AUXR = 0x8e; sbit led5 = P3^7; sbit led6 = P3^6; char cmd[Size]; void UartInit(void) //[email protected] { PCON &= 0x7F; SCON &= 0x0F;//设置串行工作方式为8位波特率可变，REN允许串口收数据 SCON |= 0x50; TMOD &= 0x0F;//设置定时器1的工作方式为8位自动重装载定时器 TMOD |= 0x20; TL1 = 0xFD;//设置定时器初值 TH1 = 0xFD; TR1 = 1; //启动定时器1 ES = 1;//串口中断打开 EA = 1;//总中断打开 } void Delay10ms() //@11.0592MHz { unsigned char i, j; i = 18; j = 235; do { while (--j); } while (--i); } void Delay1000ms() //@11.0592MHz { unsigned char i, j, k; _nop_(); i = 8; j = 1; k = 243; do { do { while (--k); } while (--j); } while (--i); } void sentByte(char data_msg) { SBUF = data_msg; //Delay10ms(); while(!TI); TI = 0; } void sentString(char *str) { while(*str){ sentByte(*str); str++; } } void main() { led6 = 1; //配置C51的串口通信方式 UartInit(); while(1){ // 往发送缓冲区写入数据，就完成发送数据 Delay1000ms(); sentString("Hello world!\r\n"); } } void Uart_Handler() interrupt 4 { static int i=0; //怎么知道收到数据，查询RI的值，如果RI是1（收到数据后由硬件置1） if( RI == 1){ RI = 0; cmd[i++] = SBUF; if( i>=Size ){ i = 0; led6 = !led6; } if( strstr(cmd ,"en")){ led5 = 0; i = 0; memset(cmd,'\0',Size); } if( strstr(cmd ,"se")){ led5 = 1; i = 0; memset(cmd,'\0',Size); } } } 这里我们使用了串口的中断函数，当发送完第8位或接收完第8位都会发生中断，我们只判断是否接收完第八位，并将接收到的字符存入数组中，数组最大为12。由于我们收到的字符存放在数组中的位置有很多可能，所以我们只简单判断PC端输入的字符中是否含有en(open)或se(close)字串，用到了strstr()函数，烧入代码后会发现还存在一些问题，比如在PC端通过串口调试助手发送的字符过多的话灯不受控制，这里我们当i超过12时就清零并将led6点亮作为提示。
串口就先到这里，以后学习一些串口的应用使我们能更好理解和掌握。