51单片机学习笔记_6 IO通信：电脑与单片机之间的通信

通信

通信基础知识

单片机还可以通过IO口实现多种通信。

串行通信：一条数据线，一次发1bit，发很久。

并行通信：多条数据线，同时发送，发的速度快多了但是费用高、接收困难、抗干扰性差。

异步通信：发送和接收方时钟可以不用完全一致。

同步通信 ：发送和接收方时钟要完全一致。

单工、半双工、全双工通信：数据的传输方式，略。

比特率：位/s。

波特率：码元/s。

溢出率：比如13us溢出一次。溢出率就是1/13us。

校验位：如奇偶校验位。

停止位：分隔数据帧。

（有那么一点点感谢通原了~）

串口

串口通信，指外设和计算机之间通过数据线等传输数据的一种通信方式。比如RS-系列，大多数计算机应该都有对应的梯形接口。51单片机内自带UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter，通用异步收发器），可实现与计算机之间的串口通信！

单片机串口通信的管脚：VCC TXD（发送数据，串行输出）RXD（接收数据，串行输入）SGND（信号接地）。

电脑的串口还有很多管脚，如 RTS CTS，单片机的相对简单很多。

TXD和RXD用正负电压表示逻辑1和0，51单片机采用TTL 晶体管-晶体管逻辑集成电路，用高低电平表示逻辑状态（+5V：1；0V：0），所以需要转换型时候才能与计算机串口通信。

还有两种电平状态：RS232，3~15V 表示低（注意），-15~-3V 表示高。RS485，两线压差（差分信号）2~6V 表示高，-6~-2V 表示低。

STC89C52系列有一个通用异步收发器（UART P30 P31端口），有四种工作模式。

• 模式0：同步移位寄存器；
• 模式1：8位UART，波特率可变（常用）；
• 模式2：9位UART，波特率固定；
• 模式3：9位UART，波特率可变.

TXD RXD 直接接到单片机 P30 P31 上. 另一端是单片机上自带的，我们把数据线连到电脑上就接上了。

溢出率到波特率的计算见图。

串口助手和单片机要规定好发送数据的形式。

串口数据缓存寄存器：SBUF。物理上是接收和发送两个寄存器，实际上共用相同的地址，只是使用时有不同的意义。我们只需要把数据放入其中就行，发送原理暂不用弄明白。

SCON：串口控制寄存器。控制电路。包含：

​ SM0，SM1：设置工作方式。比如我们采用8位 UART，就赋值01.

​ SM2：与工作方式1无关。

​ REN：是否允许串行接收状态。1允许接收。

​ TB8 RB8：接收到的第9位数据，与工作方式1无关。

​ TI RI：发送接收中断请求标志位。代表发送完了。硬件赋1，需要用软件复位。

赋值的话只有 SM0 SM1=01，和 REN 需要注意，其他的初始值都=0。

PCON：电源管理。包含：

​ SMOD：可见支路图，用于设置波特率是否加倍。

​ SMOD1：纠错或协助 SM0 设置工作方式。

IE：打开中断。

移位寄存器会触发对应中断。在中断图中的 TI RI，触发的是同一个中断。

实施串口通信

STC-ISP自带一个串口调试助手。

串口选择左侧和串口号一致的选项。

STC89C52串口初始化函数：

void uart_init(void)
{
    TMOD|=0X20; //设置计数器工作方式 2
    SCON=0X50; //设置为工作方式 1。40是 REN 关闭，50是打开，代表单片机是否可以接收数据
    PCON=0X80; //波特率加倍，0就是不加倍
    TH1=0XFA; //计数器初始值设置，根据波特率为9600
    TL1=0XFA;
    ES=1; //打开接收中断
    EA=1; //打开总中断
    TR1=1; //打开计数器1
}

初始化函数也可以在 STC-ISP 中生成。这里会发现 12MHZ 的晶振相较 11.0592 MHZ 的晶振误差较大，要通过波特率加倍才能减少一些。这就是 11.0592 MHZ 晶振的设计原因。

单片机向电脑发送数据：给SBUF赋值即可。

在程序中发送可以直接SBUF=0X11;单片机就会收到11的信息，点击复位按钮后可以在串口助手的接收缓冲区中看到。

赋值后需要一段时间才能发送完成，发送完成后TI不再是0.

void main(){
    uart_init();
    SBUF=0x11;
    while(TI==0);TI=0;//=1说明发送完成，然后手动复位
    while(1){}
}

这样就在程序中发送了11信息。

电脑给单片机发送数据：通过串口助手发信息可以通过串口中断interrupt 4实现。

void uart() interrupt 4 //串口通信中断函数
{
    
    u8 rec_data;
    P2=0x00;//这一句使得函数成功触发时LED灯全亮，便于调试
    if(RI==1){P2=~SBUF;RI=0;}//因为发送和接收中断共用4中断，这句用于区分具体是发送还是接收中断
    //如果是接收中断，RI=1，那么只简单执行这两句即可。
    SBUF=rec_data; //将接收到的数据放入到发送寄存器
    while(!TI); //等待发送数据完成
    TI=0; //清除发送完成标志位
}

以上程序可以将发送缓冲区中输入的数据发给单片机，单片机再在接收缓冲区中原封不动地呈现出来。

文本模式和 HEX 模式就是文本和 ASCII 码的转换。