51单片机——UART

一、UART

1.UART概念:

  • Unversial Aysnc Recevier Transmitter,通用异步收发器,与外界设备进行异步信方式
  • 硬件电路中的接口,UART有一套自己通信的规则,协议
  • 异步、全双工、串行通信协议

2.UART接线方式:

  • VCC:接电源正极
  • GND:接地
  • RXD:数据接收线
  • TXD:数据发送线

3.通信方式:

  • 单工
    • 通信时,数据接收方和发送方是固定的
    • 数据传输时,通过一根数据线进行传输
    • 数据传输的方向是单一的
  • 半双工
    • 通信双方既可以作为数据的发送方,也可以作为数据接收方
    • 数据传输时,通过一根数据线进行传输
    • 数据传输的方向可以是双向的,但在同一时刻传输的方向必须是单向的(A
    • 给B发的时候,B不能给A发。B给A发的时候,A也不能给B发)
  • 全双工
    • 通信双方既可以作为数据的发送方,也可以作为数据接收方
    • 数据传输时,通过两根数据线进行传输
    • 数据传输的方向在任意时刻都是双向的(数据的收发可以同时进行)

二、UART发送方式

1.UART发送数据顺序

遵循LSB优先原则,低位先行

2.数据传输形式

  • 串行
    • 通过一根数据线将多个bit按照先后次序,逐个bit逐个bit发送
    • 传输速率慢
    • 硬件成本低
    • 传输距离远,抗干扰性好
  • 并行
    • 通过多根数据线将多个bit同时发送
    • 传输速率快
    • 硬件成本高
    • 传输距离近,抗干扰性差(距离增加后会造成多根数据线的信号偏移,会
    • 受到电磁波的干扰,会出现一些误差)

3.串行通信的时序图

4.奇偶校验

不足:无法判断偶数个bit出错的问题

奇校验:

奇校验的校验位为'1',若数据位中'1'的个数加上校验位的'1',保持'1'的总

个数是奇数个,代表奇校验通过

偶校验:

偶校验的校验位为'0',若数据位中'1'的个数加上校验位的'0',保持'1'的总

个数是偶数个,代表偶校验通过

无校验:

不需要校验位

5.串口通信参数(波特率 数据位 校验位 停止位)

串口参数组合 波特率 数据位 校验位 停止位
9600 8 N 1 9600 8 无校验(N) 1
2400 8 E 1 2400 8 偶校验(E) 1
115200 8 O 1 115200 8 奇校验(O) 1

6.同步与异步的区别

对比维度 同步通信 异步通信
时钟线情况 存在独立时钟线 无独立时钟线
同步方式 依赖时钟线统一通信频率 依赖数据帧的起始 / 停止位、波特率约定
传输效率 高(无额外同步位开销) 较低(包含起始 / 停止位等开销)
硬件复杂度 较高(需时钟线及同步逻辑) 较低(仅需数据线)
数据帧结构 通常为连续数据流(无额外同步位) 以帧为单位,包含起始位、数据位、校验位、停止位
使用场景 高速、长距离(如 SPI、I2C) 低速、短距离(如 UART 串口)

三、串口相关寄存器配置

1.SCON寄存器

  • 将SCON寄存器中的bit6和bit7清0
  • 再将SCON寄存器中的bit6置1,代表串口工作在8位UART,波特率可变模式
  • 将SCON寄存器中的REN位置1,代表允许串口接收数据
  • TI位,用来查询8位数据是否发送完毕,发送完毕后会自动置1;必须用软件清0
  • RI位,用来查询8位数据是否接收完毕,接收完毕后会自动置1;必须用软件清0

2.PCON寄存器

  • 将PCON寄存器中的,SMOD位置1,波特率翻倍
  • 将PCON寄存器中的,SMOD0位清0,代表通过SCON寄存器中的SM0和SM1这两个位共同指定串口

波特率 定时器初值(定时器1 8位自动重装)计算:

工作模式:

TCON寄存器:

IE寄存器

四、主机和从机

主机:主机拥有对通信的绝对控制权,通信都是由主机发起

从机:从机不能直接发起通信,根据主机下发的指令完成对应的控制,并回复给主机应答

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