文章目录
- 前言
- 串口通信简介
- 串口通信的原理
- 串口通信的作用
- 串口编程的一些概念
- 仿真图
- 如何使用串口
- 初始化串口
- 串口模式
- 波特率配置
- 发送与接收
- 发送
- 接收
- 示例代码
- 总结
前言
在嵌入式系统的开发中,串口通信是一种常见且重要的通信方式。它以其简单、稳定的特性在各种应用场景中得到了广泛的使用。本文将介绍51单片机中的串口通信,包括其定义、作用以及在实际应用中的重要性。
串口通信简介
串口通信,顾名思义,是一种串行通信方式,即数据是一位一位地顺序传输的。这与并行通信形成鲜明对比,后者是多位数据同时传输。在51单片机中,串口通信是通过特定的寄存器和引脚来实现的,如SCON寄存器用于设置串口模式,P3.0和P3.1引脚分别用于接收和发送数据。
串口通信的原理
首先,我们需要理解串口是一种串行通信方式,也就是说,数据是一位一位地按顺序传输的。这就像是你在一条单轨铁路上,一辆辆火车依次通过。
当我们要发送数据时,数据会被分解成一个个的二进制位(0或1),然后这些位会一个接一个地通过串口发送出去。这就像是你有一堆火车要发送,你会把它们一个接一个地放到铁轨上,让它们依次出发。
而当我们要接收数据时,串口会一位一位地读取传入的数据,然后把这些位组合起来,形成完整的数据。这就像是你在铁轨的另一端,一辆辆火车依次到达,你会把它们按顺序接收下来,然后组成一列完整的火车。
在这个过程中,还有一些重要的概念,比如波特率。波特率决定了数据传输的速度,也就是说,每秒钟可以传输多少位的数据。这就像是你的火车的速度,速度越快,每秒钟就能运送更多的火车。
总的来说,串口通信就是这样一种一位一位地发送和接收数据的方式,它简单、稳定,被广泛应用在各种电子设备中。
串口通信的作用
串口通信在51单片机中有着广泛的应用。首先,它可以用于单片机与外部设备的通信,如传感器、执行器等。通过串口,单片机可以接收外部设备的数据,或向外部设备发送控制命令。其次,串口通信也可以用于单片机与计算机的通信,这在开发和调试阶段尤其重要。通过串口,开发者可以直接从计算机向单片机发送指令,或从单片机读取运行状态,极大地方便了开发和调试工作。
串口编程的一些概念
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波特率:波特率是串口通信中的一个重要概念,它决定了数据传输的速度,单位是bps(比特每秒)。就像火车的速度,波特率越高,数据传输的速度就越快。
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数据位:数据位决定了每次传输的数据的大小。常见的数据位有5位、6位、7位和8位。就像火车的车厢数量,数据位越多,每次可以传输的数据就越多。
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停止位:停止位用于标记数据传输的结束,常见的停止位有1位和2位。就像火车站,停止位告诉接收端一列火车(也就是一个数据字节)已经到站。
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校验位:校验位用于检测数据在传输过程中是否出错。就像火车的检票员,校验位会检查数据是否正确。
仿真图
我们在下面找到Virtual Terminal
,他的RXD连接到P3.1,他的TXD连接到P3.0即可
如何使用串口
初始化串口
初始化串口代码如下:
void UartInit() //9600bps@11.0592MHz
{PCON &= 0x7F; //设置波特率不倍速SCON = 0x50; //设置为8位数据,可变波特率TMOD &= 0x0F; //清除定时器1模式位TMOD |= 0x20; //设定定时器1为8位自动重装方式TL1 = 0xFD; //设定定时初值TH1 = 0xFD; //设定定时器重装值TR1 = 1; //启动定时器1ET1 = 0; //禁止定时器1中断EA=1; //开启总中断ES=1; //开启串口中断
}
串口模式
51单片机的SCON(Serial Control Register)是串行口控制寄存器,用于控制串行通信的方式选择、接收和发送,指示串口的状态。SCON既可以字节寻址,也可以位寻址,其字节地址为98H,地址位为98H~9FH。
SCON的各个位的功能如下:
- RI:接收中断标志位,数据接收结束时,标志位会自动置1,需要通过程序将其置0。
- TI:发送中断标志位,数据发送结束时,标志位会自动置1,需要通过程序将其置0。
- RB8:存放发送数据的第9位。
- TB8:存放接收数据的第9位。
- REN:串行接收允许位,用于控制数据接收的允许和禁止,为1时允许接收,为0时禁止接收。
- SM2:多机控制位。
- SM1,SM0:串行工作方式。
波特率配置
TH1和TL1是定时器1的两个寄存器,分别用于存储定时器的高8位和低8位。在51单片机中,定时器1可以被配置为波特率发生器,用于生成串口通信的波特率。
当我们设置 TH1 = 0xFD
和 TL1 = 0xFD
时,实际上是在设置定时器1的溢出时间,从而决定了串口通信的波特率。这里的 0xFD
是256减去所需的计数值,因为定时器是在计数值达到256时溢出的。
例如,如果我们想要设置波特率为9600,晶振频率为11.0592MHz,那么我们可以使用以下公式来计算所需的计数值:
计数值 = 晶振频率 32 × 波特率 计数值 = \frac{晶振频率}{32 \times 波特率} 计数值=32×波特率晶振频率
将11.0592MHz和9600代入公式,我们可以得到计数值大约为3。然后我们用256减去这个计数值,得到253,对应的十六进制数就是FD。所以我们设置 TH1 = 0xFD
和 TL1 = 0xFD
。
发送与接收
发送
我们可以通过把数据给SBUF
寄存器,他就会给我们发送出去,我们可以通过他来实现发送函数
发送函数代码如下:
void Uartsend(unsigned char byte) //定义一个函数,用于发送一个字节的数据
{SBUF = byte; //将要发送的数据(byte)写入到发送缓冲区(SBUF)while(TI == 0); //等待数据发送完成,发送完成后,硬件会将TI置1TI = 0; //数据发送完成后,通过软件将TI清零
}
接收
接收,我们使用中断来接收,接收到的数据存储在SBUF
寄存器里面
串口的接收在函数后面加interrupt 4
即可,表示这个接收中断使用他
void UART_ISR() interrupt 4 //定义一个中断服务程序,用于处理串口中断,中断号为4
{if(RI==1) //如果接收中断标志位RI为1,表示接收到数据{Uartsend(SBUF); //调用Uartsend函数,将接收到的数据(存储在SBUF中)发送出去RI=0; //数据发送完成后,通过软件将接收中断标志位RI清零}
}
示例代码
#include <REGX52.H>
void UartInit() //9600bps@11.0592MHz
{PCON &= 0x7F; //??????SCON = 0x50; //8???,?????TMOD &= 0x0F; //?????1???TMOD |= 0x20; //?????1?8???????TL1 = 0xFD; //??????TH1 = 0xFD; //???????? TR1 = 1; //?????1ET1 = 0; //?????1??EA=1; //????? ES=1; //??????
}
void Uartsend(unsigned char byte)//??
{SBUF=byte;//??????????SBUF//??????????TI=1;?????????while(TI==0);TI=0;//????
}
void UART_ISR() interrupt 4//??????
{if(RI==1)//????{Uartsend(SBUF);//????????????RI=0;//????}
}
int main()
{UartInit();while(1){Uartsend(0x00);}
}
总结
总的来说,串口通信在51单片机中扮演着重要的角色。它以其简单、稳定的特性,为单片机提供了与外部世界交流的桥梁。无论是在硬件控制,还是在软件开发和调试中,串口通信都是不可或缺的一部分。因此,深入理解和熟练掌握串口通信,对于每一个嵌入式开发者来说,都是非常重要的。希望本文能帮助你对51单片机的串口通信有更深入的理解。