?? 專(zhuān)欄簡(jiǎn)介：本專(zhuān)欄記錄了從零學(xué)習(xí)單片機(jī)的過(guò)程，其中包括51單片機(jī)和STM32單片機(jī)兩部分；建議先學(xué)習(xí)51單片機(jī)，其是STM32等高級(jí)單片機(jī)的基礎(chǔ)；這樣再學(xué)習(xí)STM32時(shí)才能融會(huì)貫通。
?? 專(zhuān)欄適用人群 ：適用于想要從零基礎(chǔ)開(kāi)始學(xué)習(xí)入門(mén)單片機(jī)，且有一定C語(yǔ)言基礎(chǔ)的的童鞋。
??專(zhuān)欄目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)從零基礎(chǔ)入門(mén)51單片機(jī)和STM32單片機(jī)，力求在玩好單片機(jī)的同時(shí)，能夠了解一些計(jì)算機(jī)的基本概念，了解電路及其元器件的基本理論等。?? 專(zhuān)欄主要內(nèi)容： 主要學(xué)習(xí)51單片機(jī)的功能、各個(gè)模塊、單片機(jī)的外設(shè)、驅(qū)動(dòng)等，最終玩好單片機(jī)和單片機(jī)的外設(shè)，全程手敲代碼，實(shí)現(xiàn)我們所要實(shí)現(xiàn)的功能。
?? 專(zhuān)欄說(shuō)明 ：如果文章知識(shí)點(diǎn)有錯(cuò)誤的地方，歡迎大家隨時(shí)在文章下面評(píng)論，我會(huì)第一時(shí)間改正。讓我們一起學(xué)習(xí)，一起進(jìn)步。
??專(zhuān)欄主頁(yè)：http://t.csdn.cn/HCD8v
本學(xué)習(xí)過(guò)程參考：https://space.bilibili.com/383400717
單片機(jī)安裝軟件、各種資料以及源碼的路徑：
https://pan.baidu.com/s/1vDTN2o8ffvczzNQGfyjHng
提取碼：gdzf
本節(jié)主要介紹學(xué)習(xí)串口通信的相關(guān)知識(shí)，包括串口基礎(chǔ)知識(shí)介紹、本節(jié)目標(biāo)等；并利用兩個(gè)小實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行練習(xí)，分別是串口向電腦發(fā)送數(shù)據(jù)以及電腦通過(guò)串口控制LED。
一、串口介紹和本節(jié)目標(biāo)
1.1 串口介紹
本節(jié)主要介紹51單片機(jī)和個(gè)人電腦之間，是如何使用串口進(jìn)行通信的。
串口的硬件電路
電平標(biāo)準(zhǔn)
- 我們單片機(jī)使用的就是TTL電平；（缺點(diǎn)：只能傳輸10米之內(nèi)）
- CAN總線以及USB使用的是RS485電平，通過(guò)兩根線的壓差來(lái)區(qū)分，也就是查分信號(hào)；而不是用電源正負(fù)極來(lái)區(qū)分電壓。（最大傳送距離可以達(dá)到千米以上）
接口及引腳定義：
常見(jiàn)的通信接口
相關(guān)術(shù)語(yǔ)
-
全雙工方式，在A和B雙方之間存在兩根通信線，通信雙方使用這兩根線，A在向B發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)，B也可以通過(guò)另一個(gè)線向A發(fā)數(shù)據(jù)；
-
半雙工方式，再A和B雙方之間只存在一根通信線，利用這根線，通信雙方可以互相發(fā)送數(shù)據(jù)，分時(shí)復(fù)用，也就是說(shuō)同一時(shí)間只能有一方發(fā)送，另一方接收；
-
同步和異步比較，同步會(huì)比異步多一根時(shí)鐘線，用來(lái)實(shí)現(xiàn)同步的功能。
下面介紹一下51單片機(jī)里的UART。
51單片機(jī)里的UART
STC89C52里只集成了一個(gè)UART
上圖是其電路圖，上圖中的TXD和RXD就分別連接到單片機(jī)上的RXD和TXD；也就是下圖的11和10口：
這些其實(shí)單片機(jī)開(kāi)發(fā)板已經(jīng)幫我們焊好了，所以將USB插到電腦上就可以進(jìn)行通信了。
串口參數(shù)和時(shí)序圖
檢驗(yàn)位：用于檢驗(yàn)發(fā)送數(shù)據(jù)的正確性；一般的方法有，奇偶校驗(yàn)（校驗(yàn)發(fā)送的數(shù)據(jù)和接收的數(shù)據(jù)里的1的個(gè)數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)）；
串口模式圖
上圖解釋了在串口內(nèi)部，數(shù)據(jù)是如何進(jìn)行收發(fā)的；
上圖虛線右邊的部分都是單片機(jī)內(nèi)部的電路；
其中最左邊的雙向箭頭表示單片機(jī)的總線；T1溢出率部分是時(shí)鐘；
除此之外還有兩個(gè)寄存器SBUF（串口數(shù)據(jù)緩存寄存器），這兩個(gè)寄存器都叫SBUR，且擁有相同的地址；上面的為寫(xiě)SBUF，MCU向該寄存器寫(xiě)入數(shù)據(jù)，并通過(guò)TXD發(fā)送出去；下面的為讀SBUF，通過(guò)RXD接收數(shù)據(jù)，然后MCU讀取該寄存器中的數(shù)據(jù)。
串口和中斷系統(tǒng)
串口相關(guān)寄存器
1.2 本節(jié)目標(biāo)
1.2.1 目標(biāo)1：?jiǎn)纹瑱C(jī)通過(guò)串口向個(gè)人電腦發(fā)送數(shù)據(jù)
具體的為，單片機(jī)每隔1s，向電腦發(fā)送一次遞增的數(shù)據(jù)；如下圖所示：
1.2.2 目標(biāo)2：電腦通過(guò)串口控制LED
電腦通過(guò)串口向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，進(jìn)而控制LED的狀態(tài)，例如當(dāng)發(fā)送1時(shí)，第一個(gè)LED點(diǎn)亮
當(dāng)發(fā)送0時(shí)，第一個(gè)LED熄滅，同時(shí)單片機(jī)會(huì)將收到的信息原封不動(dòng)發(fā)回給電腦
當(dāng)發(fā)送十進(jìn)制的55時(shí)（對(duì)應(yīng)的16進(jìn)制是0101 0101），所以LED等也按照0101 0101的方式點(diǎn)亮；
當(dāng)發(fā)送十六進(jìn)制的aa給單片機(jī)時(shí)，也會(huì)按照對(duì)應(yīng)的順序點(diǎn)亮LED，如下圖所示：
二、串口向電腦發(fā)送數(shù)據(jù)
代碼路徑：51單片機(jī)入門(mén)教程資料\課件及程序源碼\程序源碼\KeilProject\8-1 串口向電腦發(fā)送數(shù)據(jù)
具體代碼：
#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "UART.h"
unsigned char Sec;
void main()
{
UART_Init(); //串口初始化
while(1)
{
UART_SendByte(Sec); //串口發(fā)送一個(gè)字節(jié)
Sec++; //Sec自增
Delay(1000); //延時(shí)1秒
}
}
UART.c代碼如下：
#include <REGX52.H>
/**
* @brief 串口初始化，4800bps@12.000MHz
* @param 無(wú)
* @retval 無(wú)
*/
void UART_Init()
{
SCON=0x40;
PCON |= 0x80;
TMOD &= 0x0F; //設(shè)置定時(shí)器模式
TMOD |= 0x20; //設(shè)置定時(shí)器模式
TL1 = 0xF3; //設(shè)定定時(shí)初值
TH1 = 0xF3; //設(shè)定定時(shí)器重裝值
ET1 = 0; //禁止定時(shí)器1中斷
TR1 = 1; //啟動(dòng)定時(shí)器1
}
/**
* @brief 串口發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)
* @param Byte 要發(fā)送的一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)
* @retval 無(wú)
*/
void UART_SendByte(unsigned char Byte)
{
SBUF=Byte;
while(TI==0);
TI=0;
}
代碼解釋?zhuān)?/p>
UART_Init函數(shù)其實(shí)就是在對(duì)串口相關(guān)的寄存器進(jìn)行初始化配置，也就是對(duì)以下八個(gè)寄存器進(jìn)行配置，下面一一解釋各個(gè)寄存器的配置。
在UART_Init函數(shù)中，各個(gè)寄存器為什么會(huì)進(jìn)行以上設(shè)置呢？
SCON
首先是SCON寄存器的配置，代碼中寫(xiě)的是SCON=0x40;，關(guān)于SCON的設(shè)置，我們看下手冊(cè)的內(nèi)容，如下圖所示，SCON由B0-B7 等8位構(gòu)成，那么每一位分別設(shè)置成0還是1，怎么確認(rèn)呢？
在上面的內(nèi)容中有寫(xiě)我們最常用的就是8位UART模式，所以SM0（B7）設(shè)置為0，SM1（B6）設(shè)置為1；
從上圖可知，
SM2是方式2和方式3用的，我們使用的方式1，所以不用管這個(gè)值，直接給0即可。
REN負(fù)責(zé)控制是否允許接收操作，我們此次是單片機(jī)向電腦發(fā)送數(shù)據(jù)，所以不涉及到接收，給0即可；
TB8和RB8也是方式2和方式3用的，我們使用的方式1，所以不用管這個(gè)值，直接給0即可；
對(duì)于TI和RI，上圖手冊(cè)中描述的有些難以理解，通俗點(diǎn)解釋就是，參考串口模式圖，其實(shí)就是圖中的TI和RI：
TI和RI都是標(biāo)志位，當(dāng)TI等于1時(shí)，表示已經(jīng)發(fā)送完成；當(dāng)RI等于1時(shí)表示已經(jīng)接收完成；當(dāng)檢測(cè)到發(fā)送完成時(shí)，TI必須手動(dòng)置為0；當(dāng)檢測(cè)到接收完成時(shí)，RI必須手動(dòng)置為0；
所以總結(jié)一下，在初始化時(shí)，SCON的配置如下：
從高到低以此為B7=0，B6=1，B5=0，B4=0，B3=0，B2=0，B1=0，B0=0；
即SCON=0100 0000,也就是SCON=0x40；
SBUF
SBUF是串口數(shù)據(jù)緩存，在初始化的時(shí)候不需要配置。
PCON
SMOD對(duì)應(yīng)串口模式圖中位置如下：
SMOD控制波特率是否加倍，當(dāng)SMOD=0時(shí)，表示波特率除以2；當(dāng)SMOD=1時(shí)，表示不除以2，也就相當(dāng)于加倍。
SMOD0表示幀錯(cuò)誤檢查，如果不需要，配置0即可。
因?yàn)槭浅跏蓟?，所以以下幾個(gè)都可以不用配置。
IE
不配置
IPH
不配置
IP
不配置
SADEN
不配置
SADDR
不配置
至此，串口部分就配置好了，剩下還需要配置定時(shí)器的初始化，結(jié)合上一節(jié)，上一節(jié)我們使用的是定時(shí)器0，但是串口部分需要定時(shí)器1，即將TMOD的高四位設(shè)置為1，低四位為0；TMOD &= 0x0F表示先把高四位清空，以便后面對(duì)其進(jìn)行設(shè)置。
另外，在串口模式，定時(shí)器要使用雙八位自動(dòng)模式，
即M1、M0要設(shè)置為1、0，即TMOD |= 0x20：
另外TH1和TL1涉及到波特率的設(shè)置，如下圖所示：
TL1和TH1的值的設(shè)置，我們可以使用STC-ISP里帶的波特率計(jì)算器生成工具來(lái)生成代碼，如下進(jìn)行配置：
然后拿出其中的TL1和TH1的配置即可。
所以代碼如下：
TMOD &= 0x0F; //設(shè)置定時(shí)器模式
TMOD |= 0x20; //設(shè)置定時(shí)器模式
TL1 = 0xF3; //設(shè)定定時(shí)初值
TH1 = 0xF3; //設(shè)定定時(shí)器重裝值
ET1 = 0; //禁止定時(shí)器1中斷
TR1 = 1; //啟動(dòng)定時(shí)器1
所以整體的UART_Init函數(shù)代碼就寫(xiě)好了：
void UART_Init()
{
SCON=0x40;
PCON |= 0x80;
TMOD &= 0x0F; //設(shè)置定時(shí)器模式
TMOD |= 0x20; //設(shè)置定時(shí)器模式
TL1 = 0xF3; //設(shè)定定時(shí)初值
TH1 = 0xF3; //設(shè)定定時(shí)器重裝值
ET1 = 0; //禁止定時(shí)器1中斷
TR1 = 1; //啟動(dòng)定時(shí)器1
}
初始化函數(shù)寫(xiě)好后，下面就是串口向電腦發(fā)送數(shù)據(jù)，寫(xiě)一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)的函數(shù)，如下：
/**
* @brief 串口發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)
* @param Byte 要發(fā)送的一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)
* @retval 無(wú)
*/
void UART_SendByte(unsigned char Byte)
{
SBUF=Byte;
while(TI==0);
TI=0;
}
即將Byte賦值給SBUF即可，（SBUF在左邊，即給他賦值，此時(shí)SBUF就默認(rèn)是寫(xiě)寄存器了。
前面提到，發(fā)送完成之后，TI被置為1，需要我們軟件手動(dòng)置為0，所以當(dāng)檢測(cè)到TI為0時(shí)，說(shuō)明發(fā)送完了，手動(dòng)TI=0；
然后將代碼寫(xiě)好編譯后，下載到單片機(jī)，打開(kāi)STC-ISP軟件中的串口助手，點(diǎn)擊打開(kāi)串口，按下單片機(jī)的復(fù)位鍵，即可發(fā)現(xiàn)單片機(jī)在向電腦從0開(kāi)始遞增發(fā)數(shù)據(jù)，即目標(biāo)1的效果；（這里需要注意，因?yàn)槲覀兇a中寫(xiě)的波特率是4800，所以串口助手中一定要選擇波特率為4800，即約定好波特率，否則數(shù)據(jù)會(huì)發(fā)送錯(cuò)誤，如下圖進(jìn)行設(shè)置）
三、電腦通過(guò)串口控制LED
代碼路徑：51單片機(jī)入門(mén)教程資料\課件及程序源碼\程序源碼\KeilProject\8-2 電腦通過(guò)串口控制LED
具體代碼如下：
#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "UART.h"
void main()
{
UART_Init(); //串口初始化
while(1)
{
}
}
void UART_Routine() interrupt 4
{
if(RI==1) //如果接收標(biāo)志位為1，接收到了數(shù)據(jù)
{
P2=~SBUF; //讀取數(shù)據(jù)，取反后輸出到LED
UART_SendByte(SBUF); //將受到的數(shù)據(jù)發(fā)回串口
RI=0; //接收標(biāo)志位清0
}
}
這里需要注意的是，接收函數(shù)設(shè)置為了中斷觸發(fā)模式，即void UART_Routine() interrupt 4；
為什么是 interrupt 4呢？因?yàn)?interrupt 4表示串口的中斷函數(shù)：
所以相較于上一節(jié)，需要多配置中斷模式；如下，初始化時(shí)，EA=1，表示啟動(dòng)所有中斷；ES=1，表示啟動(dòng)串口中斷：
/**
* @brief 串口初始化，4800bps@12.000MHz
* @param 無(wú)
* @retval 無(wú)
*/
void UART_Init()
{
SCON=0x50;
PCON |= 0x80;
TMOD &= 0x0F; //設(shè)置定時(shí)器模式
TMOD |= 0x20; //設(shè)置定時(shí)器模式
TL1 = 0xF3; //設(shè)定定時(shí)初值
TH1 = 0xF3; //設(shè)定定時(shí)器重裝值
ET1 = 0; //禁止定時(shí)器1中斷
TR1 = 1; //啟動(dòng)定時(shí)器1
EA=1;
ES=1;
}
在中斷處理函數(shù)中：
void UART_Routine() interrupt 4
{
if(RI==1) //如果接收標(biāo)志位為1，接收到了數(shù)據(jù)
{
P2=~SBUF; //讀取數(shù)據(jù)，取反后輸出到LED
UART_SendByte(SBUF); //將受到的數(shù)據(jù)發(fā)回串口
RI=0; //接收標(biāo)志位清0
}
}
RI==1表示如果是接收到了信息，因?yàn)镽I是接收的標(biāo)志位，當(dāng)RI等于1時(shí)，說(shuō)明已經(jīng)成功接收到了數(shù)據(jù)（判斷RI=1的目的是一定要保證這是接收數(shù)據(jù)觸發(fā)的中斷，因?yàn)榘l(fā)送數(shù)據(jù)也會(huì)觸發(fā)該中斷，從以下串口和中斷系統(tǒng)圖中可以看出，發(fā)送和接收是共用同一個(gè)中斷的，所以一定要進(jìn)行判斷）。
下一步P2=~SBUF;表示將接收到的數(shù)據(jù)賦值給P2，此時(shí)SBUF在右邊，說(shuō)明是讀取SBUF的值，此時(shí)SBUF就表示讀SBUF了。后面RI=0，是表示讀取到數(shù)據(jù)后，需要軟件手動(dòng)將RI置為0；文章來(lái)源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-754551.html
其他的代碼，跟第二節(jié)的代碼基本一致。不再詳細(xì)講解。文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-754551.html
到了這里，關(guān)于51單片機(jī)（八）串口通信的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
