[51 单片机] --串口编程

1，通讯方式基本概念

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1，按照 --> 数据传送方式
    串行通讯：使用一条数据线，将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度，
    串行通信的特点：传输线少，长距离传送时成本低，且可以利用电话网等现成的设备，但数据的传送控制比并行通信复杂。
    并行通讯：将数据字节的各位用多条数据线同时进行传送，通常是 8位、16 位、32 位等数据一起传输
    并行通信的特点：控制简单、传输速度快；由于传输线较多，长距离传送时成本高且接收方的各位同时接收存在困难，抗干扰能力差。

2, 按照 --> 通信的数据同步方式
    异步通讯：发送的双方使用各自的时钟控制数据的发送和接收过程，为使双方的收发协调，要求发送和接收设备的时钟尽可能一致。
    异步通信的特点：不要求收发双方时钟的严格一致，实现容易，设备开销较小，但每个字符要附加 2～3 位用于起止位，各帧之间还有间隔，因此传输效率不高。
    
    同步通讯：要建立发送方时钟对接收方时钟的直接控制，使双方达到完全同
步
3, 按照 --> 数据的传输方向
    单工通信：指数据传输仅能沿一个方向，不能实现反向传输
    半双工通讯：数据传输可以沿两个方向，但需要分时进行
    全双工通讯：数据可以同时进行双向传输

2，串口通讯简介
串口通信的接口标准有很多，有 RS-232C、 RS-232、 RS-422A、 RS-485 等。
常用的是 RS-232 和 RS-485。RS-232 其实是 RS-232C 的改进，原理是一样的。
这里我们就以 RS-232C 接口进行讲解。

衡量通信性能的一个非常重要的参数就是通信速率，通常以比特率 (Bitrate)。比特率是每秒钟传输二进制代码的位数，单位是：位／秒（ bps）
在后面会遇到一个"波特率"的概念，它表示每秒钟传输了多少个码元。而码元是通信信号调制的概念，通信中常用时间间隔相同的符号来表示一个二进制数字，这样的信号称为码元。

RS232 的通信协议比较简单，通常遵循 96-N-8-1 格式。

96：波特率为9600

N：无检验（校验方法有奇校验 (odd)、偶校验(even)、0 校验(space)、1 校验(mark)以及无校验(noparity)。）

8：表示数据位为8位，当然数据位数还可以为 5、6、7 位长度。

1：表示停止位位1，数据包的停止信号可由 0.5、1、1.5 或 2 个逻辑 1 的数据位表示，只要双方约定一致即可。

3，51单片机串口的内部结构

理解：

TH1和TL1，以及SMOD控制着串口的时钟，即产生稳定的波特率，在单片机中，TH1和TL1为定时器的初始化值寄存器，使用稳定的时钟信号是靠定时器产生的。

当RXD接收到数据时，1位起始位会在移位寄存器最左边，然后紧跟着数据位8位，1位校验位，1位停止位，收到停止位时，将触发RI中断（注意这里是RI不是R1）,同时将数据放入SBUF中。

4，串口相关寄存器

SMO~SM1：

为串口工作方式配置寄存器位：如上
SM2：
多机通信控制位，主要用于方式 2 和方式 3。当 SM2=1 时可以利用收到的 RB8 来控制是否激活 RI（RB8＝0 时不激活 RI，收到的信息丢弃；RB8＝1 时收到的数据进入 SBUF，并激活 RI，进而在中断服务中将数据从 SBUF 读走）。当 SM2=0 时，不论收到的 RB8 为 0 和 1，均可以使收到的数据进入 SBUF，并激活 RI （即此时 RB8 不具有控制 RI 激活的功能）。通过控制 SM2，可以实现多机通信。
REN：
允许串行接收位。由软件置 REN=1，则启动串行口接收数据；若软件置REN=0，则禁止接收。
TB8：
在方式 2 或方式 3 中，是发送数据的第 9 位，可以用软件规定其作用。可以用作数据的奇偶校验位，或在多机通信中，作为地址帧/数据帧的标志位。在方式 0 和方式 1 中，该位未用到。
RB8：
在方式 2 或方式 3 中，是接收到数据的第 9 位，作为奇偶校验位或地址帧/数据帧的标志位。在方式 1 时，若 SM2=0，则 RB8 是接收到的停止位。

5，串口编程

计算波特率：

定时器工作方式为2（8位自动重装载定时器），SMOD为1，表示倍频

当TL0溢出时，产生中断，并将TH0中的值重新写入TL0，实现重装载（实际是使用的定时器2，TH1和TL1，这里以定时器1为例子）

代码实现：

cpp 复制代码

#include <reg52.h>

typedef unsigned char u8;
typedef unsigned int u16;

sbit LED1 = P2^0;

u8 is_used = 0;

void delay_10us(u16 time)
{
	while(time--);
}

void init_uart_serial(u8 baud)
{
	TMOD |= 0x20; //  定时器1工作方式2		 8位自动转载
	SCON = 0x50; //  设置串口工作方式1
	PCON = 0x80; //  0x80 倍频
	TH1 = baud;	  // 计数器初值
	TL1 = baud;
	ES = 1;		   // 打开串口中断
	EA = 1;			//打开总中断
	TR1 = 1;		// 打开定时器（定时器产生波特率）
}

void uart_run() interrupt 4
{
	u8 recv_val = 0;

	RI = 0; //中断清零

	recv_val = SBUF;

	SBUF = recv_val;

	while(!TI); //TI 等待发送完成

	TI = 0;

	is_used = 1;
}

void main()
{
	init_uart_serial(0xFA);
	LED1 = 1;

	while(1){
	
		if(is_used == 1)
		{
			LED1 = 0;
			delay_10us(1000);
			is_used = 0;
			LED1 = 1;
		}
	}
}

以上：验证使用sscom验证，能发送单个字符和多个字符

6，总结

串口通讯时，使用定时器1作为稳定的信号发送器，需要将其配置为模式2，同时需要知道，程序中配置的串口是一位一位bit发送的数据，收数据也是一字节收写入到sbuf中的。