8.PWM（脉冲宽度调制）
定义：能够引脚产生一个方波，周期性的让引脚的电平发生翻转。
PWM 周期：一个方波所经历的时间（上升沿/下降沿到下一个上升沿/下降沿所经历的时间）。
PWM 占空比：在一个周期内高电平所占的比例。
应用：背光调节、蜂鸣器。
蜂鸣器原理:
声音 ➔ 声波 ➔ 音调 ➔ 频率。
有源蜂鸣器：存在震荡源，通电后蜂鸣器会发出持续固定频率的声音。
无源蜂鸣器：不存在震荡源，通电后不会发出声音，需要给定蜂鸣器一个震荡（方波）才能发声。
定时器 + PWM占空比 + 蜂鸣器（指定频率发声）
计算实例:
基础条件：51单片机工作频率：12MHz / 12 = 1MHz = 1000000Hz。单片机+1所需时间 = 1 / 1000000Hz = 0.000001s。
实例1：频率 200HZ，占空比 50%
周期时间：1 / 200HZ = 0.005s
半周期（高电平时间）：0.005s / 2 = 0.0025s
计数次数：0.0025s / 0.000001s = 2500
初值：65535 - 2500 = 63035
实例2：频率 400HZ，占空比 50%
周期时间：1 / 400HZ = 0.0025s
半周期（高电平时间）：0.0025s / 2 = 0.00125s
计数次数：0.00125s / 0.000001s = 1250
初值：65535 - 1250 = 64285
9. 通信协议基础
常见通信协议 ：UART、I2C、SPI、CAN
UART定义 ：Universal Async Receiver/Transmitter，通用异步收发器。特点：全双工、串行、异步 。
1)UART信号线
VCC:电源正极
GND:接地
TXD(Transmit Data)：发送数据信号线
RXD(Receive Data)：接收数据信号线
接线原则：一方的TXD接另一方的RXD，交叉连接。例如：51单片机与GPS传感器（ATGM336H-5N）通信。
2)通信方式分类
(1)单工通信：
数据的发送方和接收方是固定的。
数据传输通过一根信号线完成。
传输方向固定，只能从发送方到接收方。
(2)半双工通信（如I2C：VCC、GND、SDA、SCL）
通信双方既可以作为发送方，也可以作为接收方。
数据传输通过一根信号线实现。
传输方向可以是双向的，但同一时刻传输方向呈单一性。
(3) 全双工通信（如UART）
通信双方既可以作为发送方，也可以作为接收方。
数据传输通过两根信号线实现。
数据传输方向在任意时刻可以是双向的。
3)串行传输与并行传输区别
(1)串行
通过一根信号线，按照先后次序逐个bit逐个bit发送数据。
特点：
传输速率慢（只有一根线逐个bit去传输数据）
硬件成本低，实现简单
传输距离远，抗干扰性强（信号线少，干扰小，不存在多根线之间信号偏移 RS485 差分）
(2)并行
通过多根信号线同时去传输多个bit数据。
特点：
传输速率快（通过多根线同时发送多个bit数据）
硬件成本高，实现复杂
传输距离近，抗干扰性差（30米距离内，信号偏移、电磁波干扰、误差）
10.串口通信时序与参数
1)数据传输顺序
串口通信遵循LSB先行原则（低位先行），即先发送数据低位。
2)串口通信时序（帧结构）
空闲状态：高电平
起始位：发送1bit低电平代表起始位。
数据位：发送8bit数据位（先发低位）。
校验位：发送1bit校验位（低电平/高电平，奇校验/偶校验）。
停止位：发送1bit高电平代表停止位。
3)同步与异步通信概念
时钟线：约定双方的通信频率。
同步通信：通信双方有一根共享的时钟信号线来约定通信的频率。
异步通信：通信双方没有时钟线进行通信频率约定（UART属于此类，依靠波特率约定）。
4)波特率与通信参数
波特率：bits per second (bps)，每秒传输bit数量。
常见值：2400bps、4800bps、9600bps、115200bps。
串口通信参数格式:9600 8 N 1
9600: 波特率
8: 8位数据位
N: None 无校验
1: 停止位1位
其他格式：2400 8 E 1(E: Even 偶校验)；
4800 8 O 1 (O: Odd 奇校验)。
5)奇偶校验原理
(1) 奇校验
校验位为'1'，若数据位中'1'的个数加上校验位的'1'保持'1'的总个数为奇数个，则代表奇校验通过。
(2) 偶校验
校验位为'0'，若数据位中'1'的个数加上校验位的'0'保持'1'的总个数为偶数个，则代表偶校验通过。
例：字符 'A' （ 0100 0001 ），奇校验发送 :0100 0001 1 。
11.电气特性与电平标准
TTL 电平：
1（高电平）：5V
0（低电平）：0V
RS232 电平：负逻辑
1（高电平）：-3V ~ -15V
0（低电平）：3V ~ 15V
RS485 电平：差分
1（高电平）：2V ~ 6V
0（低电平）：-2V ~ -6V
CH340 芯片：电平转换芯片（用于单片机与电脑USB通信时的电平转换）。
12.51单片机UART寄存器配置
1)核心寄存器说明
(1)SCON（串口控制寄存器）：
bit6和bit7清0，bit6置1：配置串口工作方式为8位UART波特率可变。
bit4置1：允许串口接收数据。
(2)PCON**（电源控制寄存器）**：
bit6清零：SMOD0=0，可以通过SCON寄存器中的bit6和bit7指定串口工作方式。
bit7置1：波特率翻倍。
(3)TMOD（定时器模式寄存器） ：
高4位清0，bit5置1：配置定时器1为8位自动重装载模式。
(4)TCON（定时器控制寄存器）：
bit6置1：打开定时器1，开启计数。
(5)IE（中断允许寄存器）：
bit7和bit4置1：开启串口中断 + CPU总中断。
2)波特率产生（定时器1初值）
2400波特率如何产生？使用定时器1（8位自动重装载模式）。
初值计算公式：
12MHz晶振：初值 230
11.0592MHz晶振：初值 232
TL和TH寄存器：8位自动重装载模式下，TL和TH都赋值为230（对应255-25的溢出）。
3)数据缓冲区（SBUF）
SBUF：串口接收/发送缓冲区（物理上为两个独立的寄存器，共用一个地址）。
接收缓冲区：xxxx xxxx（用于读取接收到的数据）。
发送缓冲区：dat（用于写入要发送的数据，如 SBUF = 'a';）。
4)初始化流程图逻辑
配置串口工作方式（SCON bit6/7）
允许串口接收数据（SCON bit4）
配置PCON（SMOD0=0, bit7=1翻倍）
配置定时器1模式（TMOD高4位清0，bit5置1）
设置定时器1初值（TL1=TH1=230或232）
打开定时器1，开启计数（TCON bit6=1）
开启串口中断+CPU总中断（IE bit7=1, bit4=1）
5)数据发送与接收代码逻辑
发送：轮询（主循环中）
while(1)
{
send_char();
}
// 字符串发送 puts
while (*p != '\0')
{
putchar(*p);
p++;
}
接收：中断（在中断服务函数中处理）。
6)存储类型关键字
data：将变量的存储位置放到芯片内部RAM（256byte）。
xdata：将变量的存储位置放到芯片外部扩展RAM（64KB）。
13.串口应用层协议（Modbus任务）
1)主从应答机制
主机（Windows）：永远是发起通信的一方，拥有对通信的绝对控制。
从机（51单片机）：无法发起通信，只能根据主机下发的指令完成对应的控制，并给主机回复应答。
任务描述：主机向从机发送Modbus协议格式指令，从机解析指令，根据指令完成对应功能并向从机回复应答。
2)Modbus协议帧格式
格式顺序：
起始位 | 地址码 | 功能码 | 数据1 | 数据2 | 校验位 | 结束位
功能码（实现的具体功能）：
0x01：控制LED灯
0x02：数码管显示
0x03：蜂鸣器控制
0x04：温度采集
校验方式：累加和校验（或CRC校验，应用层提及）。
3)数据帧交互实例
主机 -> 从机：0xAA 0x01 0x01 0x00 0x42 0xEE 0xBB
从机 -> 主机：0xAA 0x01 0x81 0x00 0x42 0x6E 0xBB
注意：回复时，功能码最高位置1（如0x01变为0x81），代表这是从机的应答。
数据流向位：0代表数据从主机到从机；1代表数据从从机到主机（体现在功能码的最高位）。
4)从机解析与执行流程
(1)接收主机发过来的数据。
(2)解析数据，获得功能码。
(3)根据功能码完成对应的控制（数据位）。
(4)向主机回复应答。