51单片机 UART串口通信 核心知识点总结
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一、UART基础概念
UART：通用异步收发器（串行异步收发器） 作用：实现单片机 ↔ 单片机、单片机 ↔ 其他主控之间的数据通信。
1. 硬件引脚
UART通信最少需要3根线：
RXD：接收数据线（接收对方发来的数据）TXD：发送数据线（向外发送数据）GND：共地。 ✅ 重点：必须共地！串口传输是电压差值信号，通信双方基准地电压要保持一致，否则通信出错。
2. 两种硬件接线方式
- 点对点设备通信（单片机 ↔ 单片机） 交叉接线：
设备1.TXD → 设备2.RXD；设备1.RXD → 设备2.TXD；GND直连。 发送端接对方接收端，TXD和RXD必须交叉！ - 单片机 ↔ PC电脑通信 单片机TTL电平串口 → CH340芯片（USB转串口模块）→ PC的USB口。 CH340负责把单片机的TTL串口信号转换成USB信号，电脑识别为虚拟串口。
二、串口传输参数
- 波特率 ：串口传输速率，单位
bps，代表每秒传输多少bit 。 常用波特率：2400、4800、9600、115200。 ⚠️ 通信双方波特率必须完全一致，否则乱码。 - 三大特性
- 串行：数据按字节逐位发送，先发最低位LSB，后发最高位MSB
- 异步：通信两端使用各自独立时钟，只预先约定波特率。时钟存在微小偏差，波特率误差大容易通信误码。
- 全双工 ：TX、RX两根独立线路，收发可以同时进行。
三、串口通信帧时序（发送1字节）
一帧数据组成： 1位起始位 + 8位数据位 + 【可选】1位奇偶校验位 + 1位停止位
51模式1默认：无校验位，也就是
起始位 + 8bit数据 + 停止位。 空闲时总线为高电平；起始位拉低，标志一帧开始；停止位拉高，代表一帧结束。
四、波特率计算公式（51单片机，模式1、模式3）
\\text{波特率}= \\frac{2\^{\\text{SMOD}}}{32} \\times \\text{定时器T1溢出率}
SMOD：PCON寄存器最高位，SMOD=0波特率不倍频；SMOD=1波特率加倍- 定时器1溢出率：定时器每秒溢出多少次
- 12T模式：\\text{溢出率}= \\frac{\\text{SYSclk}}{12\\times(256-\\text{TH1})}
- 6T模式：\\text{溢出率}= \\frac{\\text{SYSclk}}{6\\times(256-\\text{TH1})} TH1：定时器T1高8位初值，用于8位自动重装模式。
五、串口发送流程（查询方式）
- 设置串口工作模式为模式1（8位数据，无奇偶校验）
- 设置波特率倍频位SMOD
- 根据目标波特率，计算TH1初值
- 配置定时器T1：
- T1设置为8位自动重装模式
- 写入TH1初值
- 开启定时器T1，启动计时
- 向SBUF写入待发送字节，硬件自动开始发送
- 等待
TI发送完成标志置1；软件手动清零TI（硬件置1，不会自动清0！）
六、串口接收流程（中断方式，常用）
- 设置串口工作模式为模式1（8位数据，无奇偶校验）
- 打开串口接收允许位REN
- 设置SMOD波特率倍频
- 计算TH1初值，配置波特率
- 配置定时器T1：8位自动重装，装载TH1初值，开启T1
- 编写串口中断服务函数
- 打开串口中断总开关、EA总中断
- 等待接收中断触发；收到数据存入SBUF，RI标志置1，需要软件手动清零RI
七、高频考点总结
- TXD、RXD交叉相连，GND必须共地
- 异步串口双方波特率必须一致
- TI（发送中断标志）、RI（接收中断标志）硬件置1，软件清零
- 模式1：8bit数据，常用，波特率由T1定时器控制
- CH340作用：TTL串口 ↔ USB协议转换，实现单片机和电脑通信
- 全双工：收发独立，可同时收发；异步：没有共用时钟，靠起始位同步
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本文整理51单片机UART串口通信核心原理、硬件接线、时序、波特率计算、收发流程，适合单片机入门复习、期末备考。串口是嵌入式最基础的通信接口，掌握UART原理是学习I2C、SPI等通信协议的基础。