一文搞懂单片机数据通信怎么学！用好串口通信

[导读]随着单片机系统的广泛应用和计算机网络技术的普及，单片机的通信功能愈来愈显得重要。单片机通信是指单片机与计算机或单片机与单片机之间的信息交换。

随着单片机系统的广泛应用和计算机网络技术的普及，单片机的通信功能愈来愈显得重要。单片机通信是指单片机与计算机或单片机与单片机之间的信息交换。通信有并行和串行两种方式。在单片机系统以及现代单片机测控系统中，信息的交换多采用串行通信方式。

一、串口通讯简介

51单片机的串口通信是通过内置的串行通信口(UART)实现的，常用于与外部设备进行数据交换。

串口通信是一种基于串行传输的数据通信方式，通过一根数据线和一根时钟线(或不需要时钟线)进行数据传输。数据按照一定的规则和时序被发送和接收。

UART

串口通信通常使用异步串行通信协议(UART)，其中数据按照一定的帧格式进行传输，包括起始位、数据位、校验位和停止位等。常见的串口通信速率(波特率)有9600、19200、38400等。

STC89C51RC/RD+的串口资源

STC89C51RC/RD+内置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。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。

二、51单片机串口介绍

1. 内部结构

如图所示：

TXD：接P3.1引脚

RXD：接P3.0引脚

SBUF 是缓冲区，分为发送缓冲区和接收缓冲区。

TH1和TL1是定时器1的功能，需要工作在方式2(自动重载模式)，用来设置波特率;

接收数据时，数据从引脚接收，通过移位寄存器接收到 SBUF，然后控制寄存器把RI置1(接收中断)，然后触发中断;

发送数据时，SBUF传到控制门，由发送控制器控制TI 触发中断;

2. 寄存器

(1)串口控制寄存器SCON

SCON 寄存器结构：

Bit: 7 6 5 4 3 2 1 0 ┌────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┐ │ SM0 │ SM1 │ SM2 │ REN │ TB8 │ RB8 │ TI │ RI │ └────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┘

SCON 寄存器各位的功能：

位7-5：SM0、SM1、SM2(串口工作模式位)：

这三位用于设置串口工作的不同模式。它们的具体含义如下：

SM0、SM1：用于设置串口工作的模式，共有四种工作模式，包括模式0、模式1、模式2和模式3。

SM2：用于设置串口是否工作在多机通信模式，一般工作在单机模式时，该位为0。

位4：REN(接收允许位)：该位用于控制串口的接收功能，置1时允许串口接收数据，清0时禁止串口接收数据。

位3：TB8(发送位8)：该位用于设置在串口工作在模式2或模式3时发送的数据的第9位，通常用于设置奇偶校验位。

位2：RB8(接收位8)：该位用于存储在串口接收到的数据的第9位，通常用于接收端的奇偶校验检测。

位1：TI(发送中断标志位)：该位用于指示串口发送数据的中断标志，发送完一帧数据后会被置1，需要在中断服务程序中清零。

位0：RI(接收中断标志位)：该位用于指示串口接收数据的中断标志，接收到一帧数据后会被置1，需要在中断服务程序中清零。

(2)电源控制寄存器PCON

PCON全称为Power Control Register(电源控制寄存器)，它包含了一些与单片机的电源管理相关的控制位。

PCON寄存器结构：

Bit: 7 6 5 4 3 2 1 0 ┌────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┐ │ SMOD │ SMOD0│---- │ ---- │ ---- │ ---- │ POF0 │ POF1 │ └────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┘

PCON寄存器各位的功能：

位7：SMOD(串口波特率倍增控制位)：

SMOD用于控制串口波特率是否加倍。置1时，串口波特率加倍;清0时，不加倍。

位6：SMOD0(串口0波特率倍增控制位)：

该位是SMOD的扩展位，一般在多串口通信时使用。SMOD置1时，SMOD0表示串口0的波特率是否加倍;SMOD清0时，该位无效。

其它位与串口通讯没大关系。

3. 计算波特率

使用本文开源地址里的 51 波特率计算.exe 工具：

注意软件里设置定时器1的定时器方式，不是串口的工作方式。

SMOD：是否倍频(不是波特率加倍，只是计算初始值变化)。

晶振频率最好使用11.0592，这样误差比较小。

4. 串口配置步骤

通过TMOD寄存器确定定时器T1工作方式2(自动重载) ;

通过SCON寄存器确定串口工作方式 ;

计算T1的初值，设定波特率，装载 TH1，TL1;

启动定时器T1;

开启中断;

串口初始化;

三、开发示例

1. 硬件电路

开发板使用USB转串口电路，同时也是下载模块的电路。

2. 代码实现

本代码效果：串口接收数据后，原样返回串口。

uart_utils.c

#include "uart_utils.h"#include /*** @brief 串口初始化*/void uart_init(u8 baud){ // 设置计数器1的工作方式2 TMOD = 0x20; // 设置定时器1的工作方式1 SCON = 0x50; // 0b01010000 // 波特率倍频 PCON = 0x80; // 0b10000000 // 计数器初始值 TH1 = baud; TL1 = baud; // 打开接收中断 ES = 1; // 打开总中断 EA = 1; // 启动定时器1 TR1 = 1;}/*** @brief 串口发送数据*/void uart_send(u8 dat){ SBUF = dat; while(!TI); TI = 0;}/*** @brief 使用中断接收串口数据*/void uart_recv() interrupt 4{ u8 dat; if(RI){ RI = 0; dat = SBUF; uart_send(dat); }}

main.c

#include #include "led_utils.h"#include "common_utils.h"#include "types.h"#include "timer_utils.h"#include "uart_utils.h"/*** @brief 主函数*/main(){ // 关闭所有led led_all_off(); uart_init(0xfa); while(1) { }}