51 單片機(jī)UART 串口通信 方式1 實(shí)現(xiàn)

51單片機(jī)的UART串行通信是基于其串行口的可編程硬件結(jié)構(gòu)，只要用正確的程序代碼通過初始化串行口對應(yīng)寄存器的形式將其串行硬件結(jié)構(gòu)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(gòu)決定了編程機(jī)制（ 當(dāng)然還要靠51芯片內(nèi)CPU等機(jī)制 ）。此結(jié)構(gòu)具有UART( 通用異步收發(fā)器 )的全部功能，能同時(shí)進(jìn)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(gòu)集成于單片機(jī)內(nèi)部。

Figure1：51串行口結(jié)構(gòu)

2 51串行口通信編程機(jī)制

決定編程機(jī)制的先決條件是51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)及51芯片內(nèi)部CPU的執(zhí)行機(jī)制。根據(jù)串行通信口硬件結(jié)構(gòu)，實(shí)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(shè)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(shè)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(shí)器1并配置其初值裝載方式(MI M0位)，并設(shè)置TH1，TL0的初值以確定通信的波特率(由波特率的計(jì)算公式)，然后配置TCON：開啟定時(shí)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(yīng)的知識點(diǎn)：中斷配置IE寄存器、定時(shí)/計(jì)數(shù)方式配置寄存器TMOD、定時(shí)/計(jì)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(wù)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(shí)會進(jìn)入串行中斷服務(wù)程序[由此不能在串行中斷服務(wù)程序里面將TI置0，因?yàn)閺难h(huán)里面進(jìn)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(wù)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(jìn)入中斷服務(wù)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(shí)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(shè)備(接收數(shù)據(jù)的設(shè)備)。

[2]獲取接收到數(shù)據(jù)時(shí)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(dāng)接收到數(shù)據(jù)完畢后，RI會被硬件置位1，此時(shí)也會進(jìn)入串行中斷服務(wù)程序，需要用程序指令將RI重新置位0。當(dāng)然接收數(shù)據(jù)是由RXD( P3.0 )引腳完成。

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

void函數(shù)名（）interrupt 4

{

中斷服務(wù)程序內(nèi)容

}

串行中斷服務(wù)函數(shù)當(dāng)TI或RI被硬件置位1時(shí)才被系統(tǒng)調(diào)用。TI被硬件置1的情況是，當(dāng)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(shí)(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(shí)TI會被置1，同理RI被置1的情況是當(dāng)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(shí)(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(shí)RI會被置1。這個(gè)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(shí)現(xiàn)51單片機(jī)中的串行通信還需要明確兩點(diǎn)（與其它部分的聯(lián)系）：

(1)在51單片機(jī)串行通信的方式1和方式3中，波特率由定時(shí)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(dāng)在程序中用寫指令“SBUF=a;”時(shí)，表示將a存入串行數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖寄存器中；當(dāng)在程序中使用讀指令“a=SBUF;”時(shí)，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(gòu)，即在從接收寄存器中前一個(gè)已經(jīng)收到的字節(jié)之前，便能接收第二個(gè)字節(jié)，如果第二個(gè)字節(jié)已經(jīng)接收完畢，第一個(gè)字節(jié)還沒有被讀出，則第一個(gè)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(dān)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(wù)程序、子函數(shù)（初始化串口、延時(shí)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(gè)字符，在串口發(fā)送方式1下占10個(gè)位）的代碼，可單獨(dú)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(jìn)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(shè)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(shè)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(jī)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(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)顯示界面

對串口調(diào)試助手的設(shè)置除了發(fā)送數(shù)據(jù)之上的設(shè)置之外還需要在表格中填入字符串，然后點(diǎn)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。