51单片机入门_江协科技_19~20_OB记录的笔记

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。
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  • 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
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  • 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
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  • 19.5. 常见通讯接口比较:
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  • 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
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  • 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
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  • 19.8. 串口模式图
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    •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
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  • 19.10. 串口相关寄存器
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  • 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。
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  • 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”
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  • 20.3. 串口相关寄存器的配置:
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  • 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;

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  • 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:
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  • 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;
    在这里插入图片描述

  • STC-ISP中显示结果无误
    在这里插入图片描述

  • 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:
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  • 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;;

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