一、串口

1.1串口基本认知

串行接口简称串口，也称串行通信接口或串行通讯接口（通常指COM接口），是采用串行通信式的扩展接口。串行接口（Serial Interface）是指数据一位一位地顺序传送。其特点是通信线路单，只要一对传输线就可以实现双向通信（可以直接利用电话线作为传输线），从而大大降低了本，特别适用于远距离通信，但传送速度较慢
小结：
1）.是设备间接线通讯的一种方式
2）.数据是一位一位的传输
3）.双向全双工通讯
4）.传输速度相对较慢

1.2串口标准与协议

串行接口常用接口有RS-232、RS-422、RS-485接口

**RS-232**
由于RS-232其发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，其传送距离最大为约15米，最高速率为20kb/s。RS-232是为点对点（即只用一对收、发设备）通讯而设计的，其驱动器负载为3～7kΩ。所以RS-232适合本地设备之间的通信。
**RS-422**
典型的RS-422是四线接口。实际上还有一根信号地线，共5根线。其DB9连接器引脚定义。由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力，故允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接10个节点。即一个主设备（Master），其余为从设备（Salve），从设备之间不能通信，所以RS-422支持点对多的双向通信。
RS-422的最大传输距离为1219米，最大传输速率为10Mb/s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能达到最大传输距离。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mb/s。
RS-422需要一终接电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。在短距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输电缆的最远端。

**RS-485**

由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的，所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。RS-485可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正的多点双向通信，而采用四线连接时，与RS-422一样只能实现点对多的通信，即只能有一个主（Master）设备，其余为从设备，但它比RS-422有改进，无论四线还是二线连接方式总线上可多接到32个设备。
RS-485与RS-422的不同还在于其共模输出电压是不同的，RS-485是-7V至+12V之间，而RS-422在-7V至+7V之间，RS-485接收器最小输入阻抗为12k剑鳵S-422是4k健；旧峡梢运礴S-485满足所有RS-422的规范，所以RS-485的驱动器可以用在RS-422网络中应用。
RS-485与RS-422一样，其最大传输距离约为1219米，最大传输速率为10Mb/s。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长双绞线最大传输速率仅为1Mb/s
RS-485需要2个终接电阻，其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗。在短距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输总线的两端。

1.3接口电平

RS-232电平
逻辑1的电平为-3～-15V，逻辑0的电平为+3～+15V，注意电平的定义反相了一次
TTL电平
+5V等价于逻辑“1”，0V等价于逻辑“0”(采用二进制来表示数据时)。
输出高电平>=2.4V，输出低电平<=0.4V；
输入高电平>=2.0V，输入低电平<=0.8V

1.4串口通讯接线

**两个芯片之间的通讯**

芯片与计算机串口连接

二、串口配置与基础印象

2.1基础印象

对于输入输出的数据需要先传送到SBUF寄存器中

想要接收数据

char datas= = SBUF;

想要发送数据

SBUF = datas

2.2串口配置与工作模式

2.2.1：串行口相关寄存器

2.2.2：串行口控制器SCON与PCON

串行口控制器SCON：可寻址位

SFR name	address	b7	b6	b5	b4	b3	b2	b1	b0
SCON	98H	SM0/FE	SM1	SM2	REN	TB8	RB8	TI	RI

SM0与SM1组合之后的工作方式

REN：允许/禁止串行接口接收控制位，由软件控制，即当REN=1时，则为允许接收，可启动RxD，开始接收消息，反之则禁止接收

TI：发送请求中断标志位。当发送的8位数据结束之后，硬件内部自动置位，TI=1，向主机发送中断请求，相应中断之后必须用软件进行复位，即TI=0。

RI：接收请求中断标志位。当接收的8位数据结束之后，硬件内部自动置位，RI=1，向主机发送中断请求，相应中断之后必须用软件进行复位，即RI=0。

串行口控制器PCON：不可寻址位

SFR name	address	b7	b6	b5	b4	b3	b2	b1	b0
PCON	87H	SMOD	SMOD0	-	POF	GF1	GF0	PD	IDL

SMOD：波特率选择。当软件进行置位后，即SMOD = 1，则串行通讯方式1,2,3比特率加倍；当SMOD=0，则各个工作方式的波特率加倍。

2.2.3：串行口中断控制器

中断允许寄存器IE（可寻址位）

SFR name	address	b7	b6	b5	b4	b3	b2	b1	b0
IE	A8H	EA	-	ET2	ES	ET1	EX1	ET0	EX0

EA：CPU总中断控制，EA=1，CPU开放中断，EA=0，CPU停止中断；在各个中断中，首先有EA控制，然后在由自己中断进行控制

ES：串口中断允许标志，ES =1，允许中断；ES=0,禁止中断

三.串口配置方式

配置串口要求：晶振频率11.0592Mhz，波特率为9600，选择串口UART1，工作方式配置为1，允许串行接收控制，允许接收与发送中断标志位

SCON位：0 1 0 1 0 0 1 1

PCON位： 0 1 0 1 0 0 0 0

由波特率计算出定时器初始值：设定时器的初始值为“X”

$9600=(2^0)/32)*(11059200/12/(256-X))$

解出X = 3,定时器溢出率=10#253=16#FD

代码实现

void UartInit(void)      //9600bps@11.0592MHz
{PCON &= 0x7F;     //波特率不倍速SCON = 0x50;       //8位数据,可变波特率AUXR &= 0xBF;      //定时器1时钟为Fosc/12,即12TAUXR &= 0xFE;     //串口1选择定时器1为波特率发生器TMOD &= 0x0F;        //清除定时器1模式位TMOD |= 0x20;       //设定定时器1为8位自动重装方式TL1 = 0xFD;       //设定定时初值TH1 = 0xFD;        //设定定时器重装值ET1 = 0;     //禁止定时器1中断TR1 = 1;     //启动定时器1
}

四.程序练习

1.通过串口向电脑每次间隔一秒发送一个字符“A”

#include <reg52.h>
#include "intrins.h"
sfr AUXR = 0x8E;
/*配置C51串口的通信方式*/
void UartInit(void)     //9600bps@11.0592MHz
{AUXR = 0x01;SCON = 0x40; //配置串口工作方式1，REN不使能接收TMOD &= 0xF0;TMOD |= 0x20;//定时器1工作方式位8位自动重装TH1 = 0xFD;TL1 = 0xFD;//9600波特率的初值TR1 = 1;//启动定时器
}void Delay1000ms()     //@11.0592MHz
{unsigned char i, j, k;_nop_();i = 8;j = 1;k = 243;do{do{while (--k);} while (--j);} while (--i);
}void main()
{char data_msg = 'a';  //data_msg为内部数据参数，并给定数据字符“a“UartInit();while(1){Delay1000ms();//往发送缓冲区写入数据，就完成数据的发送SBUF = data_msg;}
}

2.通过串口向电脑每次间隔一秒发送字符

#include <REGX52.H>
#include "intrins.h"
/*配置C51串口的通信方式*/
void UartInit()     //9600bps@11.0592MHz
{AUXR = 0x01;SCON = 0x40; //配置串口工作方式1，REN不使能接收TMOD &= 0xF0;TMOD |= 0x20;//定时器1工作方式位8位自动重装TH1 = 0xFD;TL1 = 0xFD;//9600波特率的初值TR1 = 1;//启动定时器
}
void Delay1000ms()      //@11.0592MHz
{unsigned char i, j, k;_nop_();i = 8;j = 1;k = 243;do{do{while (--k);} while (--j);} while (--i);
}
/*由于SBUF是8位为一组，因此需要建立一个字节发送函数，以发送相应的字节
形式参数：datas，用于承接发送的实际内容*/
void sendbyte(char datas)
{SBUF  = datas;while(TI == 0);  //当发送数据的时候，TI=0,这时while循环满足，不执行下面的程序，当TI=1时，while循环不满足，执行下面的程序：复位TITI = 0;
}
/*发送字符串函数
形式参数：char型字符*/
void sendstring(char* str)
{sendbyte(*str);while(*str !='\0'){sendbyte(*str);str++;}      //当字符串没有结尾的时候，则要调用sendbyte函数，进行函数的发送
}
void main()
{UartInit();while(1){Delay1000ms();sendstring("youare handsome\r\n")  //向sendstring形式参数中传输实际参数}
}

3.通过串口接收到的数据控制指示灯亮灭

#include <REGX52.H>
#include <intrins.h>
sbit LED = P2^0;
void UartInit()
{PCON &= 0x7F; SCON = 0x50;   TMOD &= 0x0F;  TMOD |= 0x20;  TL1 = 0xFD;        TH1 = 0xFD;        ET1 = 0;       TR1 = 1;
}
void Delay1000ms()
{unsigned char i, j, k;_nop_();i = 8;j = 1;k = 243;do{do{while (--k);} while (--j);} while (--i);
}
/*void sendbyte(char datas)
{SBUF = datas;while(TI == 0);TI=0;
}
void sendstring(char *str)
{while(*str !='\0'){sendbyte(*str)str++;}
}
*/
void main()
{char cmd;LED = 0;   //LED指示灯初始化为熄灭状态UartInit();while(1){Delay1000ms();RI = 0;        //当接收到数据完成之后，RI=0cmd = SBUF;   //当RI=0之后，将SBUF中的数据读取到cmd中/*当读取到的字符为“O”时，点亮LED；当读取到字符为“C”时，熄灭LED*/if(cmd = 'O'){LED = 0;}if(cmd = 'C'){LED = 1;}}}

经过测试，这段代码没有功能上的问题，但是会存在一定的延迟

4.通过串口中断的方法控制LED指示灯

中断优先级

#include "reg52.h"
#include "intrins.h"
sbit D5 = P3^7;
char cmd;void UartInit(void)
{SCON = 0x50; TMOD &= 0xF0;TMOD |= 0x20;TH1 = 0xFD;TL1 = 0xFD;TR1 = 1;EA = 1;ES = 1;
}void Delay1000ms()     //@11.0592MHz
{unsigned char i, j, k;_nop_();i = 8;j = 1;k = 243;do{do{while (--k);} while (--j);} while (--i);
}
/*
void sendByte(char data_msg)
{SBUF = data_msg;while(!TI);TI = 0;
}void sendString(char* str)
{while( *str != '\0'){sendByte(*str);str++;}
}
*/
void main()
{D5 = 1;//配置C51串口的通信方式UartInit();while(1){Delay1000ms();//往发送缓冲区写入数据，就完成数据的发送/*sendString("chenlichen shuai\r\n");*/}
}void Uart_Handler() interrupt 4
{if(RI)//中断处理函数中，对于接收中断的响应{RI = 0;//清除接收中断标志位cmd = SBUF;if(cmd == 1){D5 = 0;//点亮D5}if(cmd == 0){D5 = 1;//熄灭D5}}if(TI);
}

5.通过发送字符方式控制指示灯

#include "reg52.h"
#include "intrins.h"
#include <string.h>#define SIZE 12
sbit D5 = P3^7;
char cmd[SIZE];void UartInit(void)
{SCON = 0x50; TMOD &= 0xF0;TMOD |= 0x20;TH1 = 0xFD;TL1 = 0xFD;TR1 = 1;EA = 1;ES = 1;
}void Delay1000ms()
{unsigned char i, j, k;_nop_();i = 8;j = 1;k = 243;do{do{while (--k);} while (--j);} while (--i);
}
/*
void sendByte(char data_msg)
{SBUF = data_msg;while(!TI);TI = 0;
}void sendString(char* str)
{while( *str != '\0'){sendByte(*str);str++;}
}
*/
void main()
{D5 = 1;//配置C51串口的通信方式UartInit();while(1){Delay1000ms();//往发送缓冲区写入数据，就完成数据的发送sendString("chenlichen shuai\r\n");}
}void Uart_Handler() interrupt 4
{static int i = 0;//定义字符串的指针，静态变量，被初始化一次if(RI)//中断处理函数中，对于接收中断的响应{RI = 0;//清除接收中断标志位cmd[i] = SBUF; //将SBUF中的数据读取到cmd中i++;  //将指针进行右移if(i == SIZE){i = 0;}  //当移动到最后一位时，将指针移动到首位if(strstr(cmd,"en")){D5 = 0;//点亮D5i = 0;memset(cmd,'\0',SIZE);}  //当接收到字符中有‘en’（open），启动LED，同时将cmd中数据清空if(strstr(cmd,"cl")){D5 = 1;//熄灭D5i = 0;memset(cmd,'\0',SIZE);}  //当接收到字符中有‘cl’（close），关闭LED，同时将cmd中数据清空}if(TI);
}

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