单片机串口通讯必备基础知识
单片机串口通信协议
单片机串口通信协议1. 引言单片机串口通信是一种常见的数据通信方式，它允许单片机与其他外部设备进行通信。
串口通信协议定义了数据传输的格式、波特率等参数，确保通信的稳定和可靠性。
本文将介绍单片机串口通信协议的基本原理和常用协议。
2. 串口通信基础串口通信是通过串行数据传输来实现的。
其中，UART（通用异步收发传输器）是实现串口通信的重要组件。
UART将并行数据转换为串行数据，并通过串口进行传输。
在单片机中，常用的串口通信引脚是TX（发送）和RX（接收）。
3. 串口通信协议串口通信协议定义了数据传输时各个数据包的格式和规则。
常见的串口通信协议有以下几种：3.1. RS-232RS-232是最早出现的串口通信协议之一。
它定义了数据传输的电气特性和信号级别。
RS-232使用9个引脚进行数据传输，包括发送和接收数据线、数据控制线等。
该协议具有较长的最大传输距离和可靠性，但通信速率相对较慢。
3.2. RS-485RS-485是一种多点通信的串口协议。
相比于RS-232，RS-485支持多个设备之间的通信。
它使用不同的信号级别和电气特性，可实现更远的传输距离和更高的通信速率。
RS-485通信中设备分为主设备和从设备，主设备负责控制通信流程。
3.3. SPISPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串口通信协议，常用于单片机与外部设备之间的通信。
SPI使用四条引脚进行通信，包括时钟线、数据线、主设备输出从设备输入线和主设备输入从设备输出线。
SPI通信速率较快，适用于高速数据传输。
3.4. I2CI2C（Inter-Integrated Circuit）是一种多主从通信的串口协议。
I2C使用两条引脚进行通信，包括时钟线和数据线。
在I2C总线上，可以连接多个设备，实现多个设备之间的通信和数据交换。
I2C通信速率较慢，但具有较简单的硬件设计和较低的功耗。
4. 协议选择和配置选择合适的串口通信协议需要考虑通信距离、通信速率、设备数量等因素。
单片机串口通信实现
单片机串口通信实现单片机串口通信是指通过串口来进行数据传输和通信的一种方式。
通过串口通信，可以实现单片机与其他外设设备的数据传输和控制，以达到实现各种功能的目的。
下面将介绍如何在单片机中实现串口通信。
一、串口的硬件设置串口通信需要硬件上的支持，主要包括波特率、数据位、停止位和校验位等设置。
以常见的UART串口为例，波特率值可设置为常见的9600、115200等，数据位通常为8位，停止位为1位，校验位可选择无校验、奇校验、偶校验等。
在单片机中，可以通过寄存器对这些参数进行设置，以满足具体的需求。
二、初始化串口在单片机中实现串口通信之前，需要对串口进行初始化设置。
具体步骤如下：1. 设置串口引脚将单片机的串口引脚与外部设备连接，可以通过查阅单片机的数据手册或引脚图来确定具体的引脚连接方式。
2. 设置波特率、数据位、停止位和校验位通过寄存器设置，将波特率、数据位、停止位和校验位等参数设置为所需的数值。
3. 使能串口使能串口功能，以便能够正常进行数据传输和通信。
三、发送数据发送数据是串口通信的核心部分。
在单片机中，通过向串口发送指令或数据来实现数据的发送。
具体步骤如下：1. 准备待发送的数据将需要发送的数据存储在单片机的某个特定的寄存器中。
2. 检查发送缓冲区状态检查发送缓冲区的状态，判断是否可继续发送数据。
如果发送缓冲区为空，则可以继续发送数据；如果发送缓冲区已满，则需要等待发送缓冲区空闲。
3. 发送数据将待发送的数据写入发送缓冲区，启动发送操作。
四、接收数据接收数据是串口通信的另一个重要部分。
在单片机中，通过接收串口传来的数据，可以实现对外部设备的控制和数据读取。
具体步骤如下：1. 检查接收缓冲区状态检查接收缓冲区的状态，判断是否有数据可读取。
如果接收缓冲区为空，则需要等待数据的到达；如果接收缓冲区有数据，则可以进行后续的读取操作。
2. 读取数据从接收缓冲区中读取数据，并存储在单片机指定的地址空间中。
简述单片机串行通信的波特率
简述单片机串行通信的波特率摘要：一、单片机串行通信的基本概念二、波特率的定义及意义三、波特率的计算方法四、波特率与通信距离、数据速率的关系五、如何选择合适的波特率六、结论正文：一、单片机串行通信的基本概念单片机串行通信是指单片机通过串行接口与其他设备进行数据传输的过程。
在这个过程中，数据是一位一位地按照一定的时间间隔依次传输，从而实现数据的远程传输和控制。
串行通信在电子设备、计算机网络等领域有着广泛的应用。
二、波特率的定义及意义波特率（Baud Rate）是衡量串行通信数据传输速率的重要指标，它表示每秒钟传输的比特数。
波特率越高，数据传输速率越快。
在实际应用中，波特率决定了通信的稳定性和可靠性，因此选择合适的波特率至关重要。
三、波特率的计算方法波特率的计算公式为：波特率= 数据速率/ 传输位数。
其中，数据速率指的是单位时间内传输的比特数，传输位数指的是每个数据帧中数据的位数。
四、波特率与通信距离、数据速率的关系波特率与通信距离和数据速率之间存在一定的关系。
通信距离较远时，信号衰减较大，可能导致数据传输错误，此时应降低波特率以提高通信的可靠性。
而数据速率较高时，传输时间较短，可以适当提高波特率以提高传输效率。
五、如何选择合适的波特率选择波特率时，应综合考虑通信距离、数据速率、传输可靠性等因素。
在保证通信可靠性的前提下，尽量选择较高的波特率以提高传输效率。
此外，还需注意波特率与通信协议的兼容性，确保不同设备之间的顺畅通信。
六、结论单片机串行通信的波特率是衡量数据传输速率的重要指标，选择合适的波特率对保证通信的稳定性和可靠性具有重要意义。
单片机中的串口通信技术
单片机中的串口通信技术串口通信技术是指通过串行接口将数据传输和接收的技术。
在单片机领域，串口通信是一种常见的数据交互方式。
本文将介绍单片机中的串口通信技术，并探讨其在实际应用中的重要性。
一、串口通信的原理串口通信是指通过串行接口传输数据的方式，其中包括一个数据引脚和一个时钟引脚。
数据引脚用于传输二进制数据，在每个时钟周期内，数据引脚上的数据会被读取或写入。
时钟引脚则用于控制数据的传输速度。
单片机中的串口通信主要包含两个部分：发送和接收。
发送时，单片机将数据转换为二进制形式，并通过串口发送出去。
接收时，单片机会从串口接收到二进制数据，并将其转换为可识别的格式。
通过发送和接收两个过程，单片机可以与外部设备进行数据交互。
二、串口通信的类型在单片机中，串口通信主要包含两种类型：同步串口和异步串口。
同步串口是指发送和接收两个设备之间使用相同的时钟信号，以保持数据同步。
同步串口通信速度快，但需要额外的时钟信号输入。
异步串口则是通过发送数据前提供起始位和终止位来区分不同数据帧的方式进行通信。
异步串口通信的优势是不需要额外的时钟信号，但速度相对较慢。
在实际应用中，通常使用异步串口通信。
异步串口通信相对简单易用，适合多种应用场景。
三、单片机串口通信的实现单片机中实现串口通信通常需要以下几个方面的内容：1. 串口通信引脚配置：单片机需要连接到一个串口芯片或者其他外部设备，因此需要配置相应的引脚作为串口通信的数据引脚和时钟引脚。
2. 波特率设置：波特率是指单位时间内传输的数据位数。
在进行串口通信时，发送端和接收端的波特率需要相同。
单片机中通常通过寄存器设置波特率，以确保数据传输的稳定性。
3. 数据发送和接收：在单片机中，通过将数据写入发送缓冲器并启动发送操作来发送数据。
接收数据时，单片机会接收到串口中的数据，并将其保存在接收缓冲器中。
4. 中断机制：在进行串口通信时，单片机通常会使用中断机制来处理数据接收和发送。
中断机制可以减轻单片机的负担，提高系统效率。
单片机教程 第9章-串口通信
9.2
MCS-51单片机串行接口
方式1所传送的波特率取决于定时器T1的溢出 率和特殊功能寄存器PCON中SMOD的值,即方式1的
波特率=(2SMOD/32)×定时器T1的溢出率。
②方式1接收：当串行口置为方式1,且REN=1 时,串行口处于方式1输入状态。它以所选波特率 的16倍的速率采样RXD引脚状态。
示字符的结束。异步传送的字符格式如图所示。 ①字符帧：也叫数据帧，由起始位、数据位、奇 偶校验位和停止位4个部分组成。
9.1
串行通信基础
9.1
串行通信基础
②波特率：就是数据的传送速率,即每秒钟传送的 二进制位数，单位：位/秒。 说明：要求发送端与接收端的波特率必须一 致。波特率越高，传送速度越快。
9.1
串行通信基础
下图为以上两种通信方式的示意图。由图可知, 假设并行传送N位数据所需时间为T,那么串行传送 的时间至少为NT,实际上总是大于NT的。
9.1
串行通信基础
9.1.1
串行通信的分类
1、异步通信
异步传送的特点是数据在线路上的传送不连
续。在传送时,数据是以一个字符为单位进行传送
的。它用一个起始位表示字符的开始,用停止位表
;清0接收中断标志 ;接收数据 ;取奇偶校验位 ;偶校验时转L1 ;奇校验时RB8为0转出错处理
;偶校验时RB8为1转出错处理 ;奇偶校验对时存入数据 ;修改指针 ;恢复现场 ;中断返回 ;出错处理 ;中断返回
L1: L2:
ERR:
9.2
MCS-51单片机串行接口
4、方式3 方式3为波特率可变的9位异步通信方式,除了
fOSC 2 SMOD 64
T 1溢出率2 SMOD 32
单片机串口通讯及通信分类、特点、基本原理、参数与设计计算方法(图文并茂解析)
单片机串口通讯及通信分类、特点、基本原理、参数与设计计算方法一、按照数据传送方向分类1、单片机的通讯功能就是由串口实现的，在串口的基础上可以扩展出RS232、RS485、LIN等。
2、单工：数据传输只支持数据在一个方向上传输。
3、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；它不需要独立的接收端和发送端，两者可以合并一起使用一个端口。
4、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，需要独立的接收端和发送端分别如下图中的a、b、c所示。
二、按照通信方式分类1、同步通信：带时钟同步信号传输。
比如：SPI，IIC通信接口。
2、异步通信：不带时钟同步信号。
比如：UART(通用异步收发器)，单总线在同步通讯中，收发设备上方会使用一根信号线传输信号，在时钟信号的驱动下双方进行协调，同步数据。
例如：通讯中通常双方会统一规定在时钟信号的上升沿或者下降沿对数据线进行采样。
在异步通讯中不使用时钟信号进行数据同步，它们直接在数据信号中穿插一些用于同步的信号位，或者将主题数据进行打包，以数据帧的格式传输数据。
通讯中还需要双方规约好数据的传输速率（也就是波特率）等，以便更好地同步。
常用的波特率有4800bps、9600bps、115200bps等。
在同步通讯中，数据信号所传输的内容绝大部分是有效数据，而异步通讯中会则会包含数据帧的各种标识符，所以同步通讯效率高，但是同步通讯双方的时钟允许误差小，稍稍时钟出错就可能导致数据错乱，异步通讯双方的时钟允许误差较大。
三、STM32串口通信基础1、STM32的串口通信接口有两种，分别是：UART（通用异步收发器）、USART（通用同步异步收发器）。
而对于大容量STM32F10x系列芯片，分别有3个USART和2个UART。
2、UART引脚连接方法：①、RXD：数据输入引脚，数据接收；②、TXD：数据发送引脚，数据发送；对于两个芯片之间的连接，两个芯片GND共地，同时TXD和RXD交叉连接。
STM32串口通信学习总结
STM32串口通信学习总结STM32是STMicroelectronics推出的一款32位单片机系列，具有高性能、低功耗、丰富的外设等特点，广泛应用于工业控制、消费电子、汽车电子等领域。
其中，串口通信是单片机中常用的通信方式之一，本文将对STM32串口通信学习进行总结。
1.串口通信原理及基础知识在STM32中，USART（通用同步/异步收发器）是负责串口通信的外设。
USART提供了多种模式的串口通信，包括异步模式（Asynchronous）、同步模式（Synchronous）以及单线模式（Single-wire）等。
2.STM32串口通信配置步骤（1）GPIO配置：首先需要配置串口通信所涉及的GPIO引脚，通常需要配置为复用功能，使其具备USART功能。
（2）USART配置：根据需要选择USART1、USART2、USART3等串口进行配置，设置通信模式、波特率等参数。
在配置时需要注意与外部设备的通信标准和参数保持一致。
（3）中断配置（可选）：可以选择中断方式来实现串口数据的收发。
通过配置中断，当接收到数据时会触发中断，从而实现接收数据的功能。
（4）发送数据：通过USART的发送寄存器将数据发送出去，可以通过查询方式或者中断方式进行发送。
（5）接收数据：通过读取USART的接收寄存器，获取接收到的数据。
同样可以通过查询方式或者中断方式进行接收。
3.常见问题及解决方法（1）波特率设置错误：在进行串口通信时，波特率设置错误可能会导致通信失败。
需要根据外设的要求，选择适当的波特率设置，并在STM32中进行配置。
（2）数据丢失：在高速通信或大量数据传输时，由于接收速度跟不上发送速度，可能会导致数据丢失。
可以通过增加接收缓冲区大小、优化接收中断处理等方式来解决该问题。
（3）数据帧错误：在数据传输过程中，可能发生数据位错误、校验错误等问题。
可以通过对USART的配置进行检查，包括校验位、停止位、数据位等的设置是否正确。
单片机间的串口通信连接方法
单片机间的串口通信连接方法单片机间的串口通信是一种常见的通信方式，它可以实现不同单片机之间的数据传输和控制。
下面是关于单片机间串口通信连接的十条方法及详细描述：1. 直连方式：通过两个单片机的串口引脚（TX和RX）直接相连，形成一个点对点连接。
其中一个单片机的TX引脚连接到另一个单片机的RX引脚，而另一个单片机的TX引脚连接到第一个单片机的RX引脚。
2. 串口转接板方式：使用串口转接板（如MAX232）将单片机的逻辑电平转换为标准的RS-232电平。
将串口转接板的TX、RX引脚与两个单片机的对应引脚相连。
3. TTL互连方式：如果两个单片机的串口电平都是TTL电平（0V和5V），可以直接将它们的TX和RX引脚相连。
4. 使用RS-485通信：将两个单片机的TX和RX引脚连接到RS-485芯片的A和B端，通过RS-485总线进行数据传输。
5. 使用RS-422通信：类似于RS-485，将两个单片机的TX和RX引脚连接到RS-422芯片的A和B端。
6. 使用I2C通信：将两个单片机的SDA和SCL引脚连接到I2C总线上，通过I2C协议进行通信。
7. 使用SPI通信：将两个单片机的MISO（Master In Slave Out）、MOSI（Master Out Slave In）、SCK（时钟）和SS（片选）引脚进行连接，通过SPI协议进行通信。
8. 使用CAN通信：将两个单片机的CAN_H（高电平）和CAN_L（低电平）引脚连接到CAN总线上，通过CAN协议进行通信。
9. 使用USB转串口方式：通过USB转串口模块将单片机的串口信号转换为USB信号，实现单片机间的USB通信。
10. 无线串口方式：使用无线模块（如蓝牙、Wi-Fi、RF模块等）将两个单片机的串口信号通过无线方式进行传输和通信。
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单片机串口通讯必备基础知识
你想熟悉单片机，那必须先看看单片机的结构和特殊寄存器，这是你编写软件的关键。
至于串口通信需要用到那些特殊功能寄存器呢，它们是SCON，TCON，TMOD，SCON等，各代表什么含义呢?
SBUF 数据缓冲寄存器 这是一个可以直接寻址的串行口专用寄存器。
有朋友这样问起过“为何在串行口收发中，都只是使用到同一个寄存器SBUF?而不是收发各用一个寄存器。
”实际上SBUF 包含了两个独立的寄存器，一个是发送寄存，另一个是接收寄存器，但它们都共同使用同一个寻址地址-99H。
CPU 在读SBUF 时会指到接收寄存器，在写时会指到发送寄存器，而且接收寄存器是双缓冲寄存器，这样可以避免接收中断没有及时的被响应，数据没有被取走，下一帧数据已到来，而造成的数据重叠问题。
发送器则不需要用到双缓冲，一般情况下我们在写发送程序时也不必用到发送中断去外理发送数据。
操作SBUF寄存器的方法则很简单，只要把这个99H 地址用关键字sfr定义为一个变量就可以对其进行读写操作了，如sfr SBUF = 0x99;当然你也可以用其它的名称。
通常在标准的reg51.h 或at89x51.h 等头文件中已对其做了定义，只要用#include 引用就可以了。
SCON 串行口控制寄存器 通常在芯片或设备中为了监视或控制接口状态，都会引用到接口控制寄存器。
SCON 就是51 芯片的串行口控制寄存器。
它的寻址地址是98H，是一个可以位寻址的寄存器，作用就是监视和控制51 芯片串行口的工作状态。
51 芯片的串口可以工作在几个不同的工作模式下，其工作模式的设置就是使用SCON 寄存器。
它的各个位的具体定义如下：
SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI
SM0、SM1 为串行口工作模式设置位，这样两位可以对应进行四种模式的设置。
串行口工作模式设置。
SM0 SM1 模式 功能 波特率
0 0 0 同步移位寄存器 fosc/12
0 1 1 8位UART 可变
1 0
2 9位UART fosc/32 或fosc/64
1 1 3 9位UART 可变
在这里只说明最常用的模式1，其它的模式也就一一略过，有兴趣的朋友可以找相关的硬件资料查看。
表中的fosc 代表振荡器的频率，也就是晶振的频率。
UART 为(Universal Asynchronous Receiver)的英文缩写。
SM2 在模式2、模式3 中为多处理机通信使能位。
在模式0 中要求该位为0。
REM 为允许接收位，REM 置1 时串口允许接收，置0 时禁止接收。
REM 是由软件置位或清零。
如果在一个电路中接收和发送引脚P3.0,P3.1 都和上位机相连，在软件上有串口中断处理程序，当要求在处理某个子程序时不允许串口被上位机来的控制字符产生中断，那么可以在这个子程序的开始处加入REM=0 来禁止接收，在子程序结束处加入REM=1 再次打开串口接收。
大家也可以用上面的实际源码加入REM=0 来进行实验。
TB8 发送数据位8，在模式2 和3 是要发送的第9 位。
该位可以用软件根据需要置位或清除，通常这位在通信协议中做奇偶位，在多处理机通信中这一位则用于表示是地址帧还是数据帧。
RB8 接收数据位8，在模式2 和3 是已接收数据的第9 位。
该位可能是奇偶位，地址/数据标识位。
在模式0 中，RB8 为保留位没有被使用。
在模式1 中，当SM2=0，RB8 是已接收数据的停止位。
TI 发送中断标识位。
在模式0，发送完第8 位数据时，由硬件置位。
其它模式中则是在发送停止位之初，由硬件置位。
TI 置位后，申请中断，CPU 响应中断后，发送下一帧数据。
在任何模式下，TI 都必须由软件来清除，也就是说在数据写入到SBUF 后，硬件发送数据，中断响应(如中断打开)，这时TI=1，表明发送已完成，TI 不会由硬件清除，所以这时必须用软件对其清零。
RI 接收中断标识位。
在模式0，接收第8 位结束时，由硬件置位。
其它模式中则是在接收停止位的半中间，由硬件置位。
RI=1，申请中断，要求CPU 取走数据。
但在模式1 中，SM2=1时，当未收到有效的停止位，则不会对RI 置位。
同样RI 也必须要靠软件清除。
常用的串口模式1 是传输10 个位的，1 位起始位为0,8 位数据位，低位在先，1 位停止位为1。
它的波特率是可变的，其速率是取决于定时器1 或定时器2 的定时值(溢出速率)。
AT89C51 和AT89C2051 等51 系列芯片只有两个定时器，定时器0 和定时器1，而定时器2是89C52 系列芯片才有的。
波特率 在使用串口做通讯时，一个很重要的参数就是波特率，只有上下位机的波特率一样时才可以进行正常通讯。
波特率是指串行端口每秒内可以传输的波特位数。
有一些初学的朋友认为波特率是指每秒传输的字节数，如标准9600 会被误认为每秒种可以传送9600个字节，而实际上它是指每秒可以传送9600 个二进位，而一个字节要8 个二进位，如用串口模式1 来传输那么加上起始位和停止位，每个数据字节就要占用10 个二进位，9600 波特率用模式1 传输时，每秒传输的字节数是9600÷10=960 字节。
51 芯片的串口工作模式0的波特率是固定的，为fosc/12，以一个12M 的晶振来
计算，那么它的波特率可以达到1M。
模式2 的波特率是固定在fosc/64 或fosc/32，具体用那一种就取决于PCON 寄存器中的SMOD位，如SMOD 为0，波特率为focs/64,SMOD 为1，波特率为focs/32。
模式1 和模式3 的波特率是可变的，取决于定时器1 或2(52 芯片)的溢出速率。
那么我们怎么去计算这两个模
式的波特率设置时相关的寄存器的值呢?可以用以下的公式去计算。
波特率=(2SMOD÷32)×定时器1 溢出速率
上式中如设置了PCON 寄存器中的SMOD 位为1 时就可以把波特率提升2 倍。
通常会使用定时器1 工作在定时器工作模式2 下，这时定时值中的TL1 做为计数，TH1 做为自动重装值 ，这个定时模式下，定时器溢出后，TH1 的值会自动装载到TL1，再次开始计数，这样可以不用软件去干预，使得定时更准确。
在这个定时模式2 下定时器1 溢出速率的计算公式如下：
溢出速率=(计数速率)/(256-TH1)
上式中的“计数速率”与所使用的晶体振荡器频率有关，在51 芯片中定时器启动后会在每一个机器周期使定时寄存器TH 的值增加一，一个机器周期等于十二个振荡周期，所以可以得知51 芯片的计数速率为晶体振荡器频率的1/12，一个12M 的晶振用在51 芯片上，那么51 的计数速率就为1M。
通常用11.0592M 晶体是为了得到标准的无误差的波特率，那么为何呢?计算一下就知道了。
如我们要得到9600 的波特率，晶振为11.0592M 和12M，定时器1 为模式2，SMOD 设为1，分别看看那所要求的TH1 为何值。
代入公式：
11.0592M
9600=(2÷32)×((11.0592M/12)/(256-TH1))
TH1=250
12M
9600=(2÷32)×((12M/12)/(256-TH1))
TH1≈249.49
上面的计算可以看出使用12M 晶体的时候计算出来的TH1 不为整数，而TH1 的值只能取整数，这样它就会有一定的误差存在不能产生精确的9600 波特率。
当然一定的误差是可以在使用中被接受的，就算使用11.0592M 的晶体振荡器也会因晶体本身所存在的误差使波特率产生误差，但晶体本身的误差对波特率的影响是十分之小的，可以忽略不计。