代码收藏家技术教程 2023-09-28

串口通信（UART）原理与应用详解

说明

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。

串口的硬件电路

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

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

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)

接口及引脚定义

多出来的引脚用于数据流控制

串口参数及时序图

串口参数

波特率：串口通信的速率（发送和接收各数据位的间隔时间）

波特率表示字符的数率，比特率是位的数率

检验位：用于数据验证

停止位：用于数据帧间隔

时序图（校验的编码）

51单片机的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

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

串口和中断系统
使用的中断系统图是传统51单片机的，STC89C52的中断系统图可参考手册

串口相关寄存器

SBUF

地址99H
发送的数据的储存位置

PCON电源管理寄存器

地址87H
SMOD和SMOD0控制串口
其他的是电源的配置

IE里的EA和ES与中断控制有关

串口的一般配置

串口一般配置两个：1、SCON 2、PCON

写和读都是SBUF

配置中断的话:EA、ES

配置T1的计时器

串口中断函数的模板和计算

计算(就是1s溢出多少次)

最大可以使用的位数的2^n，与时钟的通讯频率的差，如：8位为256；TH1和TL1为0xF3的差为13，溢出的频率为1/13MHz，
（1/13）/ 16 *1000^2 = 目标的频率（Hz）

模板

/**
  * @brief  串口初始化，4800bps@12.000MHz
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void UART_Init()
{
	SCON=0x40;
	PCON |= 0x80;
	TMOD &= 0x0F;		//设置定时器模式
	TMOD |= 0x20;		//设置定时器模式
	TL1 = 0xF3;		//设定定时初值
	TH1 = 0xF3;		//设定定时器重装值
	ET1 = 0;		//禁止定时器1中断
	TR1 = 1;		//启动定时器1
}

/**
  * @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);
	TI=0;
}