代码收藏家 分享单片机常用通信协议的原理（上）
vx【嵌入式工程师成长日记】
串口通信：
51单片机内部自带UART(通用异步收发器)，可实现单片机串口通信。
RS232也是常用的串行通讯接口，最高速率为20KB/s，也是专为点对点通讯设计，最大传送距离为15m，适合本地设备之间的通信。
硬件电路
单片机对PC、单片机设备之间的接线为TXD连RXD，RXD连TXD
通信形式
全双工：允许数据在两个方向上同时传输
半双工：数据可以在一个信号载体的两个方向上传输，但是不能同时传输
单工：数据传输是单向的，一方固定为接收端，一方固定为发送端
UART通信方式为异步通信（通信双方各自约定通信速率）
UART数据帧格式
起始位：发送一位逻辑电平0开始传输数据
空闲位：当为高电平时，无数据传输
数据位：先发低位再发高位，传输8位数据
校验位：奇偶校验，1的位数为偶数（偶校验），1的位数为奇数（奇校验）
停止位：发送逻辑电平1停止数据传输
各参数值计算方法
SCON计算：
通常情况下选择工作方式1（8位UART，波特率可变），并且单片机一般选择工作在12T模式。
其中SYSclk为11.0592MHz，SMOD=0
串口模式图及相关代码
void UartInit(void) //波特率设置为9600
{
AUXR = 0x01;
SCON = 0x50; //配置串口工作方式1，REN使能接收
TMOD = 0x01;//16为定时器/计数器
TH1 = 0xFD;
TL1 = 0xFD;//9600波特率的初值
TR1 = 1;//启动定时器
EA = 1;//开启总中断
ES = 1;//开启串口中断
}I2C通信：
II2C通信是同步通信方式，采用一个同步时钟线，所有的I2C设备的SCL连在一起，SDL连在一起，均要配置成开漏 输出模式，各添加一个上拉电阻4.7k。
两根通信线：SCL（Serial Clock）、SDA（Serial Data）
同步、半双工，带数据应答
开漏输出和上拉电阻的共同作用实现了“线与”的功能，为了解决多机通信互相干扰。
I2C时序结构
起始条件：SCL高电平期间，SDA从高电平切换为低电平
终止条件：SCL高电平期间，SDA从低电平切换为高电平
发送字节：SCL低电平时，主机将数据放到SDA上，数据高位在前、低位在后，从机在SCL高电平时读取数据位
接收字节：SCL低电平时，从机将数据放到SDA上，主机在SCL高电平时读取数据位（在接受前，需要释放SDA）
发送应答（写时序）：在接受完一个字节时，主机在下一个时钟发送一位数据，数据0表示应答，数据1表示非应答
接收应答（读时序）：在发送完一个字节后，主机在下一个时钟接收一位数据，判断从机是否应答，数据0表示应答，数据1表示非应答（主机在接受之前，需要释放SDA）
写时序：
读时序：
I2C代码
#include <REGX52.H>
sbit I2C_SCL = P2^1;
sbit I2C_SDA = P2^0;
void I2C_Start(void)
{
I2C_SDA=1;
I2C_SCL=1;
I2C_SDA=0;
I2C_SCL=0;
}
void I2C_Stop(void)
{
I2C_SDA=0;
I2C_SCL=1;
I2C_SDA=1;
}
void I2C_SendByte(unsigned char Byte)
{
unsigned char i;
for(i=0;i<8;i++)
{
I2C_SDA=Byte&(0x80>>i);
I2C_SCL=1;
I2C_SCL=0;
}
}
unsigned char I2C_ReceiveByte(void)
{
unsigned char Byte=0x00,i;
I2C_SDA=1;
for(i=0;i<8;i++)
{
I2C_SCL=1;
if(I2C_SDA){Byte|=(0x80>>i);}
I2C_SCL=0;
}
return Byte;
}
void I2C_SendAck(unsigned char AckBit)
{
I2C_SDA=AckBit;
I2C_SCL=1;
I2C_SCL=0;
}
unsigned char I2C_ReceiveAck()
{
unsigned char AckBit;
I2C_SDA=1;
I2C_SCL=1;
AckBit = I2C_SDA;
I2C_SCL=0;
return AckBit;
}AT24C02时序代码
#define AT24C02_ADDRESS 0xA0
void AT24C02_WriteByte(unsigned char WordAddress,Data)
{
I2C_Start();
I2C_SendByte(AT24C02_ADDRESS);
I2C_ReceiveAck();
I2C_SendByte(WordAddress);
I2C_ReceiveAck();
I2C_SendByte(Data);
I2C_ReceiveAck();
I2C_Stop();
}
unsigned char AT24C02_ReadByte(unsigned char WordAddress)
{
unsigned char Data;
I2C_Start();
I2C_SendByte(AT24C02_ADDRESS);
I2C_ReceiveAck();
I2C_SendByte(WordAddress);
I2C_ReceiveAck();
I2C_Start();
I2C_SendByte(AT24C02_ADDRESS);
I2C_ReceiveAck();
Data = I2C_ReceiveByte();
I2C_ReceiveAck(1);
I2C_Stop();
return Data;
}问题解答
Q：为什么AT24C02的地址是0xA0？
A：从时序图分析：若对AT24C02执行写操作，则读写位位0，所以8位地址为 1010 0000，为0xA0；反之读写位为1，则地址为0xA1
单总线（1-Wire）
1-Wire由Dallas公司推出
采用单根信号线，既传输时钟又传输数据，而且数据传输是双向的
单总线的数据传输速率一般为16.3kbit/s，最大可达142kbit/s，通常情况下采用100kbps/s以下的速率传输数据
一般需要加上拉电阻，通常选用5k~10k
传输数据的次序是低位到高位，与I2C不同
单总线时序图
初始化：
主机拉低总线480-960us产生复位脉冲，然后释放总线，进入接受模式。
单片机器件检测到上升沿，延时15-60us，拉低总线60-240us产生应答脉冲
写操作：
主机产生一个写0的时序，拉低数据线并保持60us
主机产生一个写1的时序，必须拉低数据线，在开始后的15us内拉高数据线
读操作：
主机拉低总线1us，随后释放总线，若发送1，则保持高电平；若发送0，则拉低总线并在周期结束后释放总线
所有读操作都是在主机拉低总线并保持1us后，再释放总线开始
时序代码
sbit onewire_dq = P3^7;
unsigned char onewire_init(void)
{
unsigned char i;
unsigned char ackbit;
onewire_dq=1;
onewire_dq=0;
i = 247;while (--i); //delay 500us
onewire_dq=1;
i = 32;while (--i); //delay 70us
ackbit = onewire_dq;
i = 247;while (--i); //delay 500us
return ackbit;
}
unsigned char onewire_sendbit(unsigned char Bit)
{
unsigned char i;
onewire_dq=0;
i = 4;while (--i); //delay 14us
onewire_dq =Bit;
i = 22;while (--i); //delay 50us
onewire_dq=1;
}
unsigned char onewire_receivebit(void)
{
unsigned char i;
unsigned char Bit;
onewire_dq=0;
i = 2;while (--i); //delay 9us
onewire_dq=1;
i = 2;while (--i); //delay 9us
Bit = onewire_dq;
i = 22;while (--i); //delay 50us
return Bit;
}
void onewire_sendbyte(unsigned char byte)
{
unsigned char i;
for(i=0;i<8;i++)
{
onewire_sendbit(byte&(0x01<<i));
}
}
unsigned char onewire_receivebyte(void)
{
unsigned char i;
unsigned char byte=0x00;
for(i=0;i<8;i++)
{
if(onewire_receivebit())
{
byte|=(0x01<<i);
}
}
return byte;
}功能命令
以DS18B20为例（常用）
跳过ROM——0xcc
启动转换——0x44
读取暂存器——0xbe
