通信
通信的的基本概念
- 通信的方式
| 通信方式 | 具体解释 |
|---|---|
| 串行通信 | 一条数据线，将数据一位一位地依次传输 |
| 并行通信 | 多条数据线，8位数据同时传输 |
| 异步通信 | 通信双方各自约定通信速率 |
| 同步通信 | 通信双方靠一根时钟线来约定通信速率 |
| 单工 | 通信只能有一方发送到另一方，不能反向传输 |
| 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 |
| 全双工 | 通信双方可以在同一时刻互相传输数据 |
- 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
串口参数及时序图
- 通信速率（比特率)衡量通信性能的重要参数
比特率：每秒钟传送二进制数据的位数（单位：位/s即bps=bit per second）检验位：用于数据验证（九位的最后一位）停止位：用于数据帧间隔
常用通信接口比较
此外还有CAN、USB等
51单片机串口介绍
串口通信简介
-
串口通信：计算机与外设通过数据信号线、地线，按位进行数据通信的方式，属于串行通信
-
接口标准：常见接口有RS-232C、RS-232、RS-485等
常用引脚：TXD、RXD、GND（发送、接收、接地）
串口通信一定要确保设备之间共地，l即连接GND -
连接方式：交叉连接且共地
-
通信协议：RS-232的通信协议遵循96-N-8-1格式
| 符号 | 含义 |
|---|---|
| 96 | 比特率9600bps |
| N | 无校验位（校验：排除由外界干扰、降低数据偏差） |
| 8 | 传输数据位的个数，8位1个字节 |
| 1 | 代表停止位 |
串口内部结构
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
-
51单片机的通信接口UART
只有一个UART，四个工作模式，常用模式1
详细内容联系下文中串口寄存器来理解 -
两根通信线连接方法
TXD与RXD交叉连接
当只需单向的数据传输时，可以只接一根通信线
当电平标准不一致时，需要加电平转换芯片
一定要接地GND -
电平标准：
数据1和数据0的表达方式，是传输线缆中认为规定的电压与数据的对应关系，串口常用的电平标准由如下三种：
| 电平标准 | 特点 | 表示1 | 表示0 |
|---|---|---|---|
| TTL电平 | 对地电压 | +5V | 0V |
| RS232电平 | 更稳定 | -3 ~ -15V | +3 ~ +15V |
| RS485电平 | 两线压差，差分 | +2~+6V | -2~-6V |
- 内部结构、串口模式图
将USB电平协议转换为串口的电平协议
最左端为总线
定时器控制收、发控制器
发送给、接收完成后有相应的中断
发送端TXD接P3_1
接收端RXD接P3_0
SBUF:串口数据缓存寄存器
上下两个SBUF在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，独处的是接收寄存器
串口通信相关寄存器
SCON：串口模式控制寄存器（可位寻址，单个赋值）
当PCON.6位=1时，SCON.7用FE(free error)帧错误检测
当PCON.6位=0时，SCON.7用SM0与SM1一起控制串口通信工作模式
SM2：与方式2/3有关，多机通信控制位
REN：为1时允许接收，为0时禁止接收
TB8：只与方式2/3有关，为第9位数据清零
RB8：为0时是方式1的接收停止位；方式2/3接收第9位置数据
TI：发送中断标志位，发送完为1，必须由软件复位
RI：接收中断标志位，接受完为1，必须由软件复位
四种工作模式
| SM0 | SM1 | 工作方式 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 方式0 | 同步移位 |
| 0 | 1 | 方式1 | 8位，波特率可变 |
| 1 | 0 | 方式2 | 9位，波特率固定 |
| 1 | 1 | 方式3 | 9位，波特率可变 |
-
PCON：电源控制寄存器（不可位寻址，必须整体赋值）
SMOD：波特率选择位，为1时工作方式1/2/3的波特率加倍；为0时各个工作方式的波特率加倍
SMOD0：帧错误检测有效控制位，不需要检测可以不配置 -
SBUF：串口数据缓冲寄存器，初始化不需要配置 -
SADEN、SADDR：从机地址控制寄存器(方便多机通信) -
IE、IPH、IP：与串口中断相关寄存器
串口通信实验
串口向计算机发送数据
- stc软件中波特率计算器用来得到PCON的赋值
串口寄存器、定时器(只能用定时器1)初始化配置
void UART_Init() //9600bps@11.0592MHz
{
SCON=0x40; //0100 0000
PCON&=0x80; //波特率不倍速
TMOD &= 0x0F; //清除定时器1模式位
TMOD |= 0x20; //设定定时器1为8位自动重装方式
TL1 = 0xFD; //设定定时初值
TH1 = 0xFD; //设定定时器重装值
ET1 = 0; //禁止定时器1中断,只需要溢出就可以得波特率
TR1 = 1; //启动定时器1
}
写入程序 Byte要发送的一个字节数据
void UART_SendByte(unsigned char Byte)
{
SBUF=Byte; //将数据写入串口缓存
while(TI==0); //检测写入完成
TI=0; //标志位由软件置零
}
显示数值
void main()
{
UART_Init();
while(1)
{
UART_SendByte(0x66);
}
}
串口助手显示时一定要注意选择对应的波特率
-
数据显示模式
①HEX模式/十六进制模式/二进制模式：以原始数据的形式显示
②文本模式/字符模式：以原始数据编码后的形式显示 -
间隔1s向计算机发送递增数据
改动main函数部分
void main()
{
UART_Init();
while(1)
{
UART_SendByte(Sec);
Sec++;
Delay(100);
}
}
计算机通过串口控制LED
利用中断系统，当数据发送到计算机时，触发中断，接收数据
- 需要接受数据，用到SCON.4的REN=1接收位
- 打开串口的中断EA=1;ES=1;允许触发中断
改动主函数部分并添加中断服务子函数
void main()
{
UART_Init(); //串口初始化
while(1)
{
}
}
void UART_Routine() interrupt 4
{
if(RI==1) //如果接收标志位为1，接收到了数据
{
P2=SBUF; //读取数据
UART_SendByte(SBUF); //将受到的数据发回串口
RI=0; //接收标志位清0
}
}
注意！！！用串口助手打开串口时，一定要调整相应的波特率！！！