51 單片機UART 串口通信 方式1 實(shí)現

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

Figure1：51串行口結構

2 51串行口通信編程機制

決定編程機制的先決條件是51單片機的硬件結構及51芯片內部CPU的執行機制。根據串行通信口硬件結構，實(shí)現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)；串口是否要接收數據(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(shí)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(kāi)啟定時(shí)器1( TR1 )。
• 允許使用中斷( ES )，開(kāi)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(diǎn)：中斷配置IE寄存器、定時(shí)/計數方式配置寄存器TMOD、定時(shí)/計數控制寄存器及通信寄存器SCON寄存器筆記。

(2)程序實(shí)現：編寫(xiě)發(fā)送/接收數據代碼及中斷服務(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)送的數據需要通過(guò)程序指令“SBUF =數據;”來(lái)將數據送往串行發(fā)送緩沖寄存器中，在此條語(yǔ)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(huì )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，因為從循環(huán)里面進(jìn)入中斷后會(huì )返回到循環(huán)語(yǔ)句中來(lái)，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據發(fā)送成功的依據或進(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)序將數據從TXD( P3.1 )腳發(fā)出，經(jīng)過(guò)連接的串口線(xiàn)到從設備(接收數據的設備)。

[2]獲取接收到數據時(shí)需要通過(guò)程序指令“存數據變量=SBUF;”將串行接收緩沖寄存器接收到的數據讀取到程序中來(lái)，當接收到數據完畢后，RI會(huì )被硬件置位1，此時(shí)也會(huì )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。當然接收數據是由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(xiě)串行中斷服務(wù)程序時(shí)需要有以下格式：

void函數名（）interrupt 4

{

中斷服務(wù)程序內容

}

串行中斷服務(wù)函數當TI或RI被硬件置位1時(shí)才被系統調用。TI被硬件置1的情況是，當串行發(fā)送緩沖寄存器內的數據被通過(guò)TXD( P3.1 )發(fā)送完畢時(shí)(不同的串口方式置1條件不同)不是指將數據存入串行發(fā)送緩沖器中時(shí)TI會(huì )被置1，同理RI被置1的情況是當RXD( P3.0 )接收到數據將此數據按位存入串行接收緩沖寄存器內完畢時(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據時(shí)RI會(huì )被置1。這個(gè)數據的長(cháng)度和TI( RI )被置位1根據串行通信方式不同而不同。

對于用程序來(lái)實(shí)現51單片機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，當在程序中用寫(xiě)指令“SBUF=a;”時(shí)，表示將a存入串行數據發(fā)送緩沖寄存器中；當在程序中使用讀指令“a=SBUF;”時(shí)，表示向串行數據接收緩沖寄存器讀數據并將得到數據賦值于a。接收器具有雙緩沖結構，即在從接收寄存器中前一個(gè)已經(jīng)收到的字節之前，便能接收第二個(gè)字節，如果第二個(gè)字節已經(jīng)接收完畢，第一個(gè)字節還沒(méi)有被讀出，則第一個(gè)字節就損失（ 被覆蓋 ）。而發(fā)送器中的數據是由CPU控制的，所以不必程序用戶(hù)擔憂(yōu)。

3 程序實(shí)現串行通信

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

(1)首先是用程序實(shí)現串行通信的初始化

(2)用程序實(shí)現發(fā)數據

將要發(fā)送的數據賦值給SBUF即可。

這是發(fā)送一次數據（如一個(gè)字符，在串口發(fā)送方式1下占10個(gè)位）的代碼，可單獨寫(xiě)成函數。此種寫(xiě)法不可以將“TI = 0;”寫(xiě)在中斷函數中，不然會(huì )造成死循環(huán)。

(3)在中斷函數中接受數據

不管發(fā)送數據成功還是接受到數據都會(huì )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據。

然后只需要在主程序main函數中調用串行口初始化函數及用一定的邏輯調用數據發(fā)送函數即可。

(4)通過(guò)串口調試助手來(lái)觀(guān)察程序執行效果

發(fā)數據顯示

設置串口調試助手：

Figure2：向調試助手發(fā)數據顯示

在串口調試助手中按照下劃線(xiàn)部分設置后，結果顯示區域就會(huì )顯示由程序發(fā)將上來(lái)的數據。

串口調試助手往單片機發(fā)送數據并再顯示到串口調試界面之上

Figure3：調試助手向單片機發(fā)送數據顯示界面

對串口調試助手的設置除了發(fā)送數據之上的設置之外還需要在表格中填入字符串，然后點(diǎn)擊表格下畫(huà)圈使之為“停止循環(huán)發(fā)送”，然后就可以將收到的數據同將要發(fā)送的數據一起發(fā)送到串口調試界面之上來(lái)。

此次筆記記錄完畢。