51 單片機UART 串口通信 方式1 實現(xiàn)

51單片機的UART串行通信是基于其串行口的可編程硬件結(jié)構，只要用正確的程序代碼通過初始化串行口對應寄存器的形式將其串行硬件結(jié)構初始化，再編寫符合此串行口通信的程序代碼便能夠?qū)崿F(xiàn)串行通信，其硬件結(jié)構決定了編程機制（ 當然還要靠51芯片內(nèi)CPU等機制 ）。此結(jié)構具有UART( 通用異步收發(fā)器 )的全部功能，能同時進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，也可作為同步移位寄存器使用。此結(jié)構集成于單片機內(nèi)部。

Figure1：51串行口結(jié)構

2 51串行口通信編程機制

決定編程機制的先決條件是51單片機的硬件結(jié)構及51芯片內(nèi)部CPU的執(zhí)行機制。根據(jù)串行通信口硬件結(jié)構，實現(xiàn)UART通信可以分為兩步:

(1)初始化串行通信口( UART )

• 配置SCON：設定串口方式( SM0及SM1位配置4種方式)；串口是否要接收數(shù)據(jù)(REN位)
• 設定PCON寄存器的SMOD位(若非串口方式0 )
• 若串口為方式1和方式3，則需要配置TMOD:選擇定時器1并配置其初值裝載方式(MI M0位)，并設置TH1，TL0的初值以確定通信的波特率(由波特率的計算公式)，然后配置TCON：開啟定時器1( TR1 )。
• 允許使用中斷( ES )，開啟UART中斷( EA )

可以這些寄存器的配置含義可以查看相應的知識點：中斷配置IE寄存器、定時/計數(shù)方式配置寄存器TMOD、定時/計數(shù)控制寄存器及通信寄存器SCON寄存器筆記。

(2)程序?qū)崿F(xiàn)：編寫發(fā)送/接收數(shù)據(jù)代碼及中斷服務程序

注：TI及RI的置位可查看SCON寄存器TI RI被置位的條件

[1]發(fā)送的數(shù)據(jù)需要通過程序指令“SBUF =數(shù)據(jù);”來將數(shù)據(jù)送往串行發(fā)送緩沖寄存器中，在此條語句后，要用循環(huán)判斷SCON寄存器中的TI位是否被硬件置位1（表示發(fā)送完畢），等待發(fā)送完畢，TI置位被置為1時會進入串行中斷服務程序[由此不能在串行中斷服務程序里面將TI置0，因為從循環(huán)里面進入中斷后會返回到循環(huán)語句中來，所以要在串行中斷服務程序之外將TI置0，置0的目的是提供下一次數(shù)據(jù)發(fā)送成功的依據(jù)或進入中斷服務器程序]，需要用程序代碼將TI重新置為0；然后再由CPU控制的時序?qū)?shù)據(jù)從TXD( P3.1 )腳發(fā)出，經(jīng)過連接的串口線到從設備(接收數(shù)據(jù)的設備)。

[2]獲取接收到數(shù)據(jù)時需要通過程序指令“存數(shù)據(jù)變量=SBUF;”將串行接收緩沖寄存器接收到的數(shù)據(jù)讀取到程序中來，當接收到數(shù)據(jù)完畢后，RI會被硬件置位1，此時也會進入串行中斷服務程序，需要用程序指令將RI重新置位0。當然接收數(shù)據(jù)是由RXD( P3.0 )引腳完成。

[3]串行中斷服務程序的中斷號為4，所以編寫串行中斷服務程序時需要有以下格式：

void函數(shù)名（）interrupt 4

{

中斷服務程序內(nèi)容

}

串行中斷服務函數(shù)當TI或RI被硬件置位1時才被系統(tǒng)調(diào)用。TI被硬件置1的情況是，當串行發(fā)送緩沖寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)被通過TXD( P3.1 )發(fā)送完畢時(不同的串口方式置1條件不同)不是指將數(shù)據(jù)存入串行發(fā)送緩沖器中時TI會被置1，同理RI被置1的情況是當RXD( P3.0 )接收到數(shù)據(jù)將此數(shù)據(jù)按位存入串行接收緩沖寄存器內(nèi)完畢時(不同串口方式置1的條件不同)不是指從串行接收緩沖寄存器讀完數(shù)據(jù)時RI會被置1。這個數(shù)據(jù)的長度和TI( RI )被置位1根據(jù)串行通信方式不同而不同。

對于用程序來實現(xiàn)51單片機中的串行通信還需要明確兩點（與其它部分的聯(lián)系）：

(1)在51單片機串行通信的方式1和方式3中，波特率由定時器1的溢出率決定。

(2)SBUF為特殊功能寄存器，它在程序中的兩種不同的指令形式表示不同的含義，當在程序中用寫指令“SBUF=a;”時，表示將a存入串行數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖寄存器中；當在程序中使用讀指令“a=SBUF;”時，表示向串行數(shù)據(jù)接收緩沖寄存器讀數(shù)據(jù)并將得到數(shù)據(jù)賦值于a。接收器具有雙緩沖結(jié)構，即在從接收寄存器中前一個已經(jīng)收到的字節(jié)之前，便能接收第二個字節(jié)，如果第二個字節(jié)已經(jīng)接收完畢，第一個字節(jié)還沒有被讀出，則第一個字節(jié)就損失（ 被覆蓋 ）。而發(fā)送器中的數(shù)據(jù)是由CPU控制的，所以不必程序用戶擔憂。

3 程序?qū)崿F(xiàn)串行通信

程序的大體框架為main主函數(shù)、串行中斷服務程序、子函數(shù)（初始化串口、延時函數(shù)，字符串處理函數(shù)等）

(1)首先是用程序?qū)崿F(xiàn)串行通信的初始化

(2)用程序?qū)崿F(xiàn)發(fā)數(shù)據(jù)

將要發(fā)送的數(shù)據(jù)賦值給SBUF即可。

這是發(fā)送一次數(shù)據(jù)（如一個字符，在串口發(fā)送方式1下占10個位）的代碼，可單獨寫成函數(shù)。此種寫法不可以將“TI = 0;”寫在中斷函數(shù)中，不然會造成死循環(huán)。

(3)在中斷函數(shù)中接受數(shù)據(jù)

不管發(fā)送數(shù)據(jù)成功還是接受到數(shù)據(jù)都會進入到中斷程序中，故而在中斷程序中判斷是否RI被置位為1，如是則表示收到了數(shù)據(jù)。

然后只需要在主程序main函數(shù)中調(diào)用串行口初始化函數(shù)及用一定的邏輯調(diào)用數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)即可。

(4)通過串口調(diào)試助手來觀察程序執(zhí)行效果

發(fā)數(shù)據(jù)顯示

設置串口調(diào)試助手：

Figure2：向調(diào)試助手發(fā)數(shù)據(jù)顯示

在串口調(diào)試助手中按照下劃線部分設置后，結(jié)果顯示區(qū)域就會顯示由程序發(fā)將上來的數(shù)據(jù)。

串口調(diào)試助手往單片機發(fā)送數(shù)據(jù)并再顯示到串口調(diào)試界面之上

Figure3：調(diào)試助手向單片機發(fā)送數(shù)據(jù)顯示界面

對串口調(diào)試助手的設置除了發(fā)送數(shù)據(jù)之上的設置之外還需要在表格中填入字符串，然后點擊表格下畫圈使之為“停止循環(huán)發(fā)送”，然后就可以將收到的數(shù)據(jù)同將要發(fā)送的數(shù)據(jù)一起發(fā)送到串口調(diào)試界面之上來。

此次筆記記錄完畢。