19. 串口通讯

• 19.1. 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。
  

• 19.2. 串口硬件电路
  •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，TXD Transmit Exchange Data；RXD Receive Exchange Data
  •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
  

• 19.3. 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）

• 19.4. 接口及引脚定义
  

• 19.5. 常见通讯接口比较：
  

• 相关的术语有：
  •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）

• 19.6. 51单片机的UART
  •STC89C52有1个UART
  •STC89C52的UART有四种工作模式：
  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
  

• 19.7. 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，奇校验，偶数个1的时，校验位补1，奇数个1的时候，校验位补0；
  •停止位：用于数据帧间隔
  

• 19.8. 串口模式图
  

  •SBUF：串口数据缓存寄存器，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，读出的是接收寄存器

• 19.9. 串口和中断系统
  

• 19.10. 串口相关寄存器
  

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

20. 串口向电脑发送数据&电脑通过串口控制LED

• 20.1. STC89C52手册中的串口介绍如下：

• STC89C52系列单片机内部集成一个功能很全双工串行通信口，与传统8051单片机的串口完全兼容。设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个地址码（99H）。两个缓冲器统称串行通信特殊功能寄存器SBUF。

• 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。

• 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。

• STC89C52系列单片机的串行通信口，除用于数据通信外，还可方便地构成一个或多个并
  行I/O口，或作串—并转换，或用于扩展串行外设等。
  

• 20.2. 串口通讯程序初始化（新建工程8-1 串口向电脑发送数据），需要增加之前的模块程序“delay_xms.h”
  

• 20.3. 串口相关寄存器的配置：
  
  
  

• SM0=0, SM1=1, 适配当前学习环境

• SM2=0;

• REN=1单片机接受数据，测试程序REN=0先给0用于测试；

• TB8=0, RB8=0；

• TI=0必须用软件复位；标志位，发送后必须软件复位置0；

• RI=0；

• 综上SCON=0100 0000B=0x40；

• SBUF初始化无需配置；

• PCON初始化配置借助STC-ISP进行波特率的配置；

• 除此以外还需要配置定时器，这里配置的是定时器1，因为定时器配置中涉及波特率计算，作者借助STC-ISP的工具直接进行配置，配置中的各项参数设置如图：
  

• 初始化函数如下

void Uart_Init(void)	//4800bps@12.000MHz
{PCON |= 0x80;	//使能波特率倍速位SMOD，加倍波特率减少误差SCON = 0x50;	//8位数据,可变波特率//AUXR &= 0xBF;	//定时器时钟12T模式//AUXR &= 0xFE;	//串口1选择定时器1为波特率发生器TMOD &= 0x0F;	//设置定时器模式TMOD |= 0x20;	//设置定时器模式TL1 = 0xF3;		//设置定时初始值TH1 = 0xF3;		//设置定时重载值ET1 = 0;		//禁止定时器1中断TR1 = 1;		//启动定时器1
}

• 20.4. 测试发送数据0x66；

#include <REGX52.h>
#include "delay_xms.h"void Uart_Init(void)	//4800bps@12.000MHz
{PCON |= 0x80;	//使能波特率倍速位SMOD，加倍波特率减少误差SCON = 0x50;	//8位数据,可变波特率//AUXR &= 0xBF;	//定时器时钟12T模式//AUXR &= 0xFE;	//串口1选择定时器1为波特率发生器TMOD &= 0x0F;	//设置定时器模式TMOD |= 0x20;	//设置定时器模式TL1 = 0xF3;		//设置定时初始值TH1 = 0xF3;		//设置定时重载值ET1 = 0;		//禁止定时器1中断TR1 = 1;		//启动定时器1
}void Uart_SendByte(unsigned char Byte)
{SBUF=Byte;while(TI==0);//判断是否发送TI=0;		//发送后置0
}void main()
{Uart_Init();Uart_SendByte(0x66);while(1){}}

• Proteus中测试验证无误；
  

• STC-ISP中显示结果无误
  

• 20.5. 一个问题，如果程序稍微修改一下，重复快速发送数据0x66，有概率实际开发板接收数据为96（作者视频中演示），需要在发送语句后面加入1ms延时，以减少出错概率，main函数修改为如下：

void main()
{Uart_Init();while(1){Uart_SendByte(0x66);//重复发送数据66delay_xms(1);//1ms的延时用于防止发送数据错误}}

• 20.6. 测试每隔1s发送一个数字，数字累加，程序如下：

#include <REGX52.h>
#include "delay_xms.h"
unsigned char sec;
void Uart_Init(void)	//4800bps@12.000MHz
{PCON |= 0x80;	//使能波特率倍速位SMOD，加倍波特率减少误差SCON = 0x50;	//8位数据,可变波特率//AUXR &= 0xBF;	//定时器时钟12T模式//AUXR &= 0xFE;	//串口1选择定时器1为波特率发生器TMOD &= 0x0F;	//设置定时器模式TMOD |= 0x20;	//设置定时器模式TL1 = 0xF3;		//设置定时初始值TH1 = 0xF3;		//设置定时重载值ET1 = 0;		//禁止定时器1中断TR1 = 1;		//启动定时器1
}void Uart_SendByte(unsigned char Byte)
{SBUF=Byte;while(TI==0);//判断是否发送TI=0;		//发送后置0
}void main()
{Uart_Init();while(1){Uart_SendByte(sec);sec++;delay_xms(1000);}}

模拟仿真结果如下：

• 20.7. 示例程序STC-ISP中借用串口助手发送数据，开发板接受到相关的数据后在P2的8个LED灯中显示LED灯的相应状态：

#include <REGX52.h>
#include "delay_xms.h"
#include "Uart.h"void main()
{Uart_Init();while(1){}}void Uart_Routine() interrupt 4 //函数名任意，主要是interrupt 4定义中断
{if(RI==1) //判断接收数据中断P2=~SBUF; //接收到的数据取反后赋值P2口RI=0; //RI置0，等待下次接收数据判断}

• 模块化程序的Uart.c程序如下：

#include <REGX52.h>
/*** @brief 串口初始化4800bps@12.000MHz* @param 无* @retval 无*/void Uart_Init(void)	//4800bps@12.000MHz
{PCON |= 0x80;	//使能波特率倍速位SMOD，加倍波特率减少误差SCON = 0x50;	//8位数据,可变波特率,可接收数据//AUXR &= 0xBF;	//定时器时钟12T模式//AUXR &= 0xFE;	//串口1选择定时器1为波特率发生器TMOD &= 0x0F;	//设置定时器模式TMOD |= 0x20;	//设置定时器模式TL1 = 0xF3;		//设置定时初始值TH1 = 0xF3;		//设置定时重载值ET1 = 0;		//禁止定时器1中断TR1 = 1;		//启动定时器1EA=1;			//启动所有中断ES=1;			//启动串口中断
}/*** @brief 串口发送一个字节数据* @param Byte 要发送的一个字节数据* @retval 无*/void Uart_SendByte(unsigned char Byte)
{SBUF=Byte;while(TI==0);//判断是否发送TI=0;		//发送后置0
}

• 模块化程序的Uart.h如下：

#ifndef _UART_H_ 
#define _UART_H_  void Uart_Init();
void Uart_SendByte(unsigned char Byte);#endif

• STC-ISP中发送数字11（0001 0001 B）有2个灯亮起，测试没有问题；；