单片机_串口通信知识详解

单片机_串口通信详解

楼主在实际的项目开发过程中，特别是用一些比较常见的传感器，使用最多的通信方式可能就是串口通信了，特别是UART(通用异步收发器)，线少，虽然传输速度没有并行传输高，但是对我们要求不高的项目中，足够了！足够了！足够了！最重要的是简单！简单！简单！

理论篇

串行通信和并行通信

速度和资源的问题，比如说一个字节八位，如果一位一位通过一根线传输那就是串行通信，但要是八位同时通过八根线一起发，就是并行通信。

串行通信的三种传送方式

单工：数据传输只支持数据在一个方向上传输，应用如监视器、电视机
半双工：允许数据在两个方向上传输，但是，在某一时刻，只允许数据在一个方向上传输，它实际上是一种切换方向的单工通信，应用如对讲机，只能一个人讲一个人听，但是两个人都可以讲和听。不能同时进行。
全双工：允许数据同时在两个方向上传输，因此，全双工通信是两个单工通信方式的结合，它要求发送设备和接收设备都有独立的接收和发送能力。应用如打电话，两个人可以同时讲话，同时听到对方的内容。

串行通信的两种通信方式

前面说过，串行通信是通过一根线来接受发送的，问题来了，怎么发送是不是就是一个问题？

如果我想什么时候发送给你一帧数据(包括由起始位1位、数据位8位、奇偶校验位1位和停止位1位组成)，没有约定，也就是一帧数据发送完到下一帧数据中间间隔的时间是不确定的，这种就是异步通信。

图片来自：https://blog.csdn.net/u012160319/article/details/43486995

注意这里每个字符都是固定的格式，但是中间的空闲位是不确定的。

但如果，我们规定好1秒钟你就必须发送给我9600位数据，这个时候你也想既然时间都定了，没必要没一帧数据都加一个起始位、奇偶校验位、停止位，就在开始发送一两个同步字符，告诉我开始发了，后面连续按顺序传送数据，没有间隙，知道一块数据发送完成。这就叫同步通信

图片来自：https://blog.csdn.net/u012160319/article/details/43486995

注意这里在数据流的开始有规定的1或2个约定的同步字符后数据是连续按顺序的。

所以同步和异步最重要的区别就是有没有同步时钟。而且同步通信是有一根时钟线的。
异步通信传输是以字节为单位的，但是同步通信传输是以数据块(帧)为单位的。

常见的串行通信

这里说一下USART，USART是一个全双工通用同步/异步串行收发模块，该接口是一个高度灵活的串行通信设备。他是和UART兼容的，但是USART是支持同步的，所以如果你想使用其进行同步通信，还要接其时钟线，但是我们实际上都是按照UART用。 //手动滑稽

波特率、奇偶校验位、停止位 (摘自百度)

波特率：指的是信号被调制以后在单位时间内的变化，即单位时间内载波参数变化的次数，这是一个衡量符号传输速率的参数。如每秒钟传送240个字符，而每个字符格式包含10位（1个起始位，1个停止位，8个数据位），这时的波特率为240Bd，比特率为10位*240个/秒=2400bps。

起始位：提示接收器数据传输即将开始，即标志传输一个字符的开始。必须是持续一个比特时间的逻辑0（低电平），使数据线处于逻辑0低电平状态，发送器通过发送起始位而开始一个字符传送，接收方可用起始位使自己的接收时钟与发送方的数据同步。
奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。有四种检错方式：偶、奇、高和低。当然没有校验位也是可以的。
停止位：用于表示单个数据包的最后一位。典型的值为1*，1.5和2位*。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。

看到这里，博主突然想到一个问题，不知道大家有没有发现一个问题，就是我们平时使用的串口小助手，当我们用UART时候，我们使用设置了有无就检验，既然没有同步时钟，为啥还要有一个波特率的设置呢？

看到没，看到没，这里下次给大家说明一下哦！

实战篇

//这里转自郭天祥单片机的串行口测试程序，使用51单片机的定时器1确定比特率，具体通信方式为UART
//补充一个知识点---串口中断，当单片机接收到一帧数据后，RI会置1，向CPU申请中断，若之前有中断允许，
//则产生了中断，进入中断服务程序。当然，单片机发送完一帧数据，TI也会置1，同样会产生中断！#include "reg52.h"  //定义51单片机特殊功能寄存器#define BAUDRATE     2400  //波特率
#define SYSTEMCLOCK  12000000  //系统时钟频率void uart_sendstring(unsigned char *str);//主函数
void main(void)
{ SCON = 0x50;TMOD |= 0x20;TH1 = 256 - (unsigned int)(SYSTEMCLOCK/BAUDRATE/384+0.5); ES = 1;  //时能串口中断EA = 1;TR1 = 1;  //启动定时器1uart_sendstring("hello,world.\r\n");while(1);
}//通过串口发送字符串
void uart_sendstring(unsigned char *str)
{unsigned char *p;p = str;while(*p != '\0'){SBUF = *p;while(TI == 0);  //等待发送标志位置位TI = 0;p++;}
}
//这部分程序很简单，就是发送一串字符串，可用

皮一下，下篇就介绍为啥异步通信还要设置波特率？_深入理解同步/异步通信。

图片来自水印，皮

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