单片机串口通信原理和控制程序

我们前边学串口通信的时候，比较注重的是串口底层时序上的操作过程，所以例程都是简单的收发字符或者字符串。在实际应用中，往往串口还要和电脑上的上位机软件进行交互，实现电脑软件发送不同的指令，单片机对应执行不同操作的功能，这就要求我们组织一个比较合理的通信机制和逻辑关系，用来实现我们想要的结果。

本节所提供程序的功能是，通过电脑串口调试助手下发三个不同的命令，第一条指令：buzz on 可以让蜂鸣器响；第二条指令：buzz off 可以让蜂鸣器不响；第三条指令：showstr ，这个命令空格后边，可以添加任何字符串，让后边的字符串在 1602 液晶上显示出来，同时不管发送什么命令，单片机收到后把命令原封不动的再通过串口发送给电脑，以表示“我收到了??你可以检查下对不对”。这样的感觉是不是更像是一个小项目了呢？

对于串口通信部分来说，单片机给电脑发字符串好说，有多大的数组，我们就发送多少个字节即可，但是单片机接收数据，接收多少个才应该是一帧完整的数据呢？数据接收起始头在哪里，结束在哪里？这些我们在接收到数据前都是无从得知的。那怎么办呢？

我们的编程思路基于这样一种通常的事实：当需要发送一帧（多个字节）数据时，这些数据都是连续不断的发送的，即发送完一个字节后会紧接着发送下一个字节，期间没有间隔或间隔很短，而当这一帧数据都发送完毕后，就会间隔很长一段时间（相对于连续发送时的间隔来讲）不再发送数据，也就是通信总线上会空闲一段较长的时间。于是我们就建立这样一种程序机制：设置一个软件的总线空闲定时器，这个定时器在有数据传输时（从单片机接收角度来说就是接收到数据时）清零，而在总线空闲时（也就是没有接收到数据时）时累加，当它累加到一定时间（例程里是 30 ms）后，我们就可以认定一帧完整的数据已经传输完毕了，于是告诉其它程序可以来处理数据了，本次的数据处理完后就恢复到初始状态，再准备下一次的接收。那么这个用于判定一帧结束的空闲时间取多少合适呢？它取决于多个条件，并没有一个固定值，我们这里介绍几个需要考虑的原则：第一，这个时间必须大于波特率周期，很明显我们的单片机接收中断产生是在一个字节接收完毕后，也就是一个时刻点，而其接收过程我们的程序是无从知晓的，因此在至少一个波特率周期内你绝不能认为空闲已经时间达到了。第二，要考虑发送方的系统延时，因为不是所有的发送方都能让数据严格无间隔的发送，因为软件响应、关中断、系统临界区等等操作都会引起延时，所以还得再附加几个到十几个 ms 的时间。我们选取的 30 ms 是一个折中的经验值，它能适应大部分的波特率（大于1200）和大部分的系统延时（PC 机或其它单片机系统）情况。

我先把这个程序最重要的 UART.c 文件中的程序贴出来，一点点给大家解析，这个是实际项目开发常用的用法，大家一定要认真弄明白。

/*****************************Uart.c文件程序源代码*****************************/#includebitflagFrame=0;//帧接收完成标志，即接收到一帧新数据bitflagTxd=0;//单字节发送完成标志，用来替代TXD中断标志位unsignedcharcntRxd=0;//接收字节计数器unsignedcharpdatabufRxd[64];//接收字节缓冲区externvoidUartAction(unsignedchar*buf,unsignedcharlen);/*串口配置函数，baud-通信波特率*/voidConfigUART(unsignedintbaud){SCON=0x50;//配置串口为模式1TMOD&=0x0F;//清零T1的控制位TMOD|=0x20;//配置T1为模式2TH1=256-(11059200/12/32)/baud;//计算T1重载值TL1=TH1;//初值等于重载值ET1=0;//禁止T1中断ES=1;//使能串口中断TR1=1;//启动T1}/*串口数据写入，即串口发送函数，buf-待发送数据的指针，len-指定的发送长度*/voidUartWrite(unsignedchar*buf,unsignedcharlen){while(len--){//循环发送所有字节flagTxd=0;//清零发送标志SBUF=*buf++;//发送一个字节数据while(!flagTxd);//等待该字节发送完成}}/*串口数据读取函数，buf-接收指针，len-指定的读取长度，返回值-实际读到的长度*/unsignedcharUartRead(unsignedchar*buf,unsignedcharlen){unsignedchari;//指定读取长度大于实际接收到的数据长度时，//读取长度设置为实际接收到的数据长度if(len>cntRxd){len=cntRxd;}for(i=0;i0){//接收计数器大于零时，监控总线空闲时间if(cntbkp!=cntRxd){//接收计数器改变，即刚接收到数据时，清零空闲计时cntbkp=cntRxd;idletmr=0;}else{//接收计数器未改变，即总线空闲时，累积空闲时间if(idletmr<30){//空闲计时小于30ms时，持续累加idletmr+=ms;if(idletmr>=30){//空闲时间达到30ms时，即判定为一帧接收完毕flagFrame=1;//设置帧接收完成标志}}}}else{cntbkp=0;}}/*串口驱动函数，监测数据帧的接收，调度功能函数，需在主循环中调用*/voidUartDriver(){unsignedcharlen;unsignedcharpdatabuf[40];if(flagFrame){//有命令到达时，读取处理该命令flagFrame=0;len=UartRead(buf,sizeof(buf));//将接收到的命令读取到缓冲区中UartAction(buf,len);//传递数据帧，调用动作执行函数}}/*串口中断服务函数*/voidInterruptUART()interrupt4{if(RI){//接收到新字节RI=0;//清零接收中断标志位//接收缓冲区尚未用完时，保存接收字节，并递增计数器if(cntRxd