单片机串口通信编程（单片机串口通信基础知识）

单片机中的串口及其通信介绍

随着多微机系统的广泛应用和计算机技术的普及，计算机的通信功能变得越来越重要。计算机通信是指计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信息交换。这种交换可以通过两种主要的通信方式完成：并行通信和串行通信。在多微机系统以及现代测控系统中，信息的交换多采用串行通信方式。

串行通信是将数据字节分成一位一位的形式，在一条传输线上逐个地传送。相对于并行通信，串行通信的传输线少，长距离传送时成本低，且可以利用现成的网络设备进行传输。但数据的传送控制相对复杂。

串行通信具有异步通信和同步通信两种形式。异步通信是指通信的发送与接收设备使用各自的时钟控制数据的发送和接收过程。为使双方的收发协调，要求发送和接收设备的时钟尽可能一致。异步通信以字符为单位进行传输，字符间的间隙是任意的，但同一字符内的各位之间的距离固定。同步通信则要求建立发送方时钟对接收方时钟的直接控制，保持完全的同步。在这种方式下，传输数据的位之间的距离固定，且传送的字符间没有间隙。

除了通信方式，串行通信还有不同的传输方向。单工指数据传输仅能沿一个方向进行，不能反向传输。半双工指数据传输可以沿两个方向进行，但需要分时进行。全双工则允许数据同时进行双向传输。

在串行通信中，常见的错误校验方式包括奇偶校验和代码和校验。奇偶校验是在数据后附加一个校验位，以确保数据中“1”的个数满足奇或偶的要求。接收方会对此进行校验，以检测数据传输过程中是否出现错误。代码和校验则是发送方将所发数据块求和（或各字节异或），产生一个字节的校验字符附加到数据块末尾。接收方进行数据块的校验和比较，以确认数据是否准确传输。

单片机中的串口是完成串行通信的关键部分。单片机的串口通常具有多个引脚，每个引脚代表不同的功能，如数据发送、数据接收、控制等。通过编程，我们可以控制单片机的串口进行数据的发送和接收，实现与其他设备或计算机的信息交换。

单片机的串口通信是一种高效、实用的通信方式，它允许计算机与外部设备进行信息交换，实现数据的传输和共享。随着技术的发展，串行通信将在更多领域得到应用，并发挥更大的作用。循环冗余校验与数据传输

循环冗余校验（CRC）是一种通过数学运算确保数据传输完整性和准确性的方法。它在数据传输过程中，加入校验位，形成循环校验码，对磁盘信息的传输和存储区的完整性进行校验。这种校验方式具备强大的纠错能力，广泛应用于同步通信领域。

传输速率与比特率

比特率是指每秒钟传输的二进制代码位数，单位是位／秒（bps）。例如，如果每秒钟传送240个字符，每个字符包含10位（包括起始位、停止位和数据位），那么比特率就是10位乘以每秒240个字符，即2 bps。

传输距离与速率的关系

串行接口或终端传送串行信息位流的距离与传输速率及传输线的电气特性紧密相关。当使用每0.3米（约1英尺）有50PF电容的非平衡屏蔽双绞线时，随着传输速率的增加，传输距离会相应减小。例如，当比特率超过1000 bps时，传输距离会迅速下降；到了9600 bps时，最大传输距离可能只有约76米（约250英尺）。

串行通信接口标准详解

RS-232C接口是美国电子工业协会（EIA）在1969年修订的标准。它定义了数据终端设备（DTE）与数据通信设备（DCE）之间的物理接口规范。其特点包括：

1. 机械特性：使用25针连接器，连接器的尺寸及每个插针的排列位置都有明确的标准。

2. 功能特性：详细规定了接口的信号功能。

3. 过程特性：规定了信号之间的时序关系，确保正确接收和发送数据。

当我们深入单片机串行通信的复杂机制时，会发现其中涉及多种模式和细节。在方式1下，当接收器感知到REN被置为1时，它会以惊人的速度，采样RXD引脚的电平，速率高达所选波特率的16倍。一旦检测到RXD引脚输入电平发生负跳变，说明起始位有效，数据将被移入输入移位寄存器，开始接收这一帧信息的剩余部分。在此过程中，数据从输入移位寄存器的右侧移入，每次移位都会将数据的一点点“挤”进系统。当起始位移至输入移位寄存器的最左边时，意味着一帧数据接收完毕，此时控制电路进行一次完整的移位。

对于方式2和方式3，它们描述了一种处理11位数据的异步通信口。TXD和RXD分别是数据发送和接收引脚。这两种模式下，起始位为1位，数据位为9位（包括额外的第9位），停止位也是1位。这意味着一帧数据总共包含11位。方式2的波特率固定为晶振频率的1/64或1/32，而方式3的波特率则更为灵活，由定时器T1的溢出率决定。

在数据发送过程中，起始位首先被输出到TXD引脚。然后，移位寄存器的输出位被发送出去，每一个移位脉冲都会使输出移位寄存器的各位向右移动一位，并由TXD引脚输出。第一次移位时，停止位“1”会被移入输出移位寄存器的第9位。当停止位移至输出位时，其余位全部为0，检测电路在此时会感知到并告知控制电路进行一次完整的移位。会向CPU请求中断。

接收数据时，数据从右边移入输入移位寄存器。在起始位移动到最左边时，表示一帧数据接收完毕，此时控制电路会进行一次移位。如果RI=0且S=0（或接收到的第9位数据为1），则接收到的数据会被装入接收缓冲器SBUF和RB8（接收数据的第9位），同时RI会被置为1，向CPU请求中断。如果不满足这些条件，数据可能会丢失，但RI不会被置位，系统会继续搜索RXD引脚的负跳变。

在串行通信中，数据的发送和接收速率需要双方约定。单片机的串行口可以通过软件编程设置为四种工作方式。其中，方式0和方式2的波特率是固定的，而方式1和方式3的波特率则更为灵活，由定时器T1的溢出率来决定。各种方式的波特率计算公式因输入的移位时钟来源不同而不尽相同。

在使用串行口之前，我们需要对其进行初始化，主要包括设置产生波特率的定时器1、串行口控制和中断控制。只有经过正确的设置和初始化，串行口才能以最优的方式工作，确保数据的准确传输。单片机通信的奥秘：从编程到串行通信的旅程

让我们深入理解单片机的工作机制，从编程的角度揭开其神秘面纱。我们需要确定T1的工作方式，通过编程TMOD寄存器来实现。这一步是启动单片机通信之旅的关键一步。接下来，我们需要计算T1的初值，并将这个值装载到TH1和TL1中。这就如同给单片机设定一个起点，让它从此处开始它的通信旅程。

然后，我们要启动T1，通过编程TCON中的TR1位来实现。此刻，我们的单片机已经准备好开始它的通信任务了。

在进行串行通信时，我们需要确定串行口控制，通过编程SCON寄存器来实现。这就像是在为单片机设置通信的规则和参数，让它能够按照我们的需求进行工作。

当串行口在中断方式工作时，我们还需要进行中断设置，通过编程IE、IP寄存器来完成。这是确保通信流畅进行的关键步骤。

现在，我们转向单片机与单片机的通信。点对点的通信，这种通信方式的硬件连接相对简单，只需要将两个单片机的相应引脚直接相连即可。

接下来是多机通信，这是单片机通信中更为复杂的一种形式。在单片机构成的多机系统中，常采用总线型主从式结构。在这种结构中，有一个主机和多个从机，从机要服从主机的调度和支配。为了实现这种通信结构，我们常常使用80C51单片机的串行口方式2和方式3。当采用不同的通信标准时，还需要进行相应的电平转换，甚至对信号进行光电隔离。在实际的多机应用系统中，常采用RS-485串行标准总线进行数据传输。

我们还需要关注中断源。在单片机串口通信中，中断源是确保通信流畅进行的重要元素。我们需要对中断源有深入的理解，以便在需要时进行适当的处理。

我们需要了解单片机关闭串口通信的方法，这是确保通信安全的关键步骤。

单片机通信是一个复杂而又充满魅力的领域。通过深入了解其工作原理和细节设置，我们可以更好地利用单片机进行通信，实现各种复杂的功能和应用。希望这篇文章能够帮助你揭开单片机通信的神秘面纱，让你更加深入地了解这个领域。