单片机异步串行通信
单片机UART通信实现
单片机UART通信实现在单片机系统中，UART（通用异步收发器）通信是一种常见的串口通信方式。
通过UART通信，可以实现单片机与外部设备之间的数据传输。
本篇文章将介绍如何使用单片机实现UART通信，并提供相应的代码示例。
一、UART通信原理UART通信是一种串行通信方式，其中数据按照位的形式依次传输。
UART接口包括发送端和接收端，发送端将要传输的数据通过串行方式发送出去，接收端将接收到的数据按位恢复为原始数据。
通信的核心是波特率，即数据传输的速度。
发送端和接收端必须以相同的波特率进行通信，以确保数据的正确传输。
二、单片机UART通信的硬件连接实现单片机UART通信的关键是正确连接相应的硬件。
典型的单片机UART通信硬件连接如下：发送端：- 单片机的TX（发送）引脚连接到外部设备的RX（接收）引脚- 单片机的GND引脚连接到外部设备的GND引脚接收端：- 单片机的RX（接收）引脚连接到外部设备的TX（发送）引脚- 单片机的GND引脚连接到外部设备的GND引脚三、单片机UART通信的软件实现在软件方面，需要编写相应的代码来配置单片机的UART通信模块。
以下是一个示例代码，用于实现基本的UART通信功能。
```c#include <reg51.h>#define BAUDRATE 9600 // 波特率设置为9600bpsvoid uart_init(){TMOD = 0x20; // 设置定时器1为8位自动重装模式TH1 = -(256 - (11059200 / 12 / 32) / BAUDRATE); // 设置波特率TL1 = TH1; // 初始化定时器1的初值TR1 = 1; // 启动定时器1SCON = 0x50; // 标识为8位UART模式EA = 1; // 允许全局中断ES = 1; // 允许串口中断}void uart_send(unsigned char dat)SBUF = dat; // 将数据写入发送寄存器 while (!TI); // 等待发送完毕TI = 0; // 清除发送完成标志}unsigned char uart_receive(){while (!RI); // 等待接收完毕RI = 0; // 清除接收标志return SBUF; // 返回接收到的数据}void main(){unsigned char data;uart_init(); // 初始化UART通信模块 while (1)data = uart_receive(); // 接收数据uart_send(data); // 发送接收到的数据}}```以上代码是基于8051系列单片机的实现示例，具体的单片机型号和编程语言可能有所不同，但基本原理是相同的。
单片机与外部设备的通信协议解读与应用实践
单片机与外部设备的通信协议解读与应用实践单片机是指在一个芯片上集成了中央处理器、存储器、输入输出设备和通信设备等功能的微型计算机系统。
它广泛应用于各种电子设备和嵌入式系统中，实现对外部设备的控制和数据传输。
为了实现单片机与外部设备之间的通信，需要采用一种通信协议，以确保数据的可靠传输和正确解析。
本文将对常见的单片机通信协议进行解读，并结合实例进行应用实践。
一、串行通信协议串行通信协议是一种将数据位逐位地传输的通信方式，常见的串行通信协议包括UART、SPI和I2C等。
1. UART（通用异步收发传输）UART是一种通用的异步串行通信协议，用于单片机与外部设备之间的数据传输。
UART使用起始位、数据位、校验位和停止位来组成一个完整的数据帧。
通过波特率的设置，可以实现不同的数据传输速率。
UART通信协议简单易用，广泛应用于各类串行设备间的通信。
2. SPI（串行外设接口）SPI是一种同步串行通信协议，用于连接单片机与外部设备，例如存储器、传感器等。
SPI协议使用一个主设备和一个或多个从设备之间的全双工通信方式。
通信过程中，主设备通过时钟信号控制数据的传输，从设备通过选择信号确定通信目标。
SPI通信速度较快，适用于对速度要求较高的应用场景。
3. I2C（串行外设接口）I2C是一种双线制串行通信协议，用于各种设备间的通信，例如传感器、显示器等。
I2C通信协议使用两根总线线路：串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）。
通过主设备发出的时钟信号控制数据的传输。
I2C协议具有多设备共享同一条总线的特点，适用于多个设备之间交互数据的场景。
二、并行通信协议并行通信协议是一种同时传输多个数据位的通信方式，常见的并行通信协议有8位并行、16位并行和32位并行等。
并行通信协议在数据传输速度上具有明显优势，但在布线和硬件接口上相对复杂，因此一般适用于短距离和高速数据传输的场景。
三、无线通信协议随着无线通信技术的发展，越来越多的单片机应用采用无线通信协议与外部设备进行数据传输。
单片机串口通信原理
单片机串口通信原理
单片机串口通信原理是指通过串口进行数据的发送和接收。
串口通信是一种异步通信方式，它使用两根信号线（TXD和RXD）进行数据的传输。
在发送数据时，单片机将待发送的数据通过串口发送数据线（TXD）发送出去。
发送的数据会经过一个串口发送缓冲区，然后按照一定的通信协议进行处理，并通过串口传输线将数据发送给外部设备。
在接收数据时，外部设备将待发送的数据通过串口传输线发送给单片机。
单片机接收数据线（RXD）会将接收到的数据传
输到一个串口接收缓冲区中。
然后，单片机会根据通信协议进行数据的解析和处理，最后将数据保存在内部的寄存器中供程序使用。
串口通信协议通常包括数据位、停止位、校验位等信息。
数据位指的是每个数据字节占据的位数，常见的有8位和9位两种。
停止位用于表示数据的结束，常用的有1位和2位两种。
校验位用于检测数据在传输过程中是否发生错误，常见的校验方式有奇偶校验和无校验。
总的来说，单片机串口通信原理是通过串口发送数据线和接收数据线进行数据的传输和接收，并通过一定的通信协议进行数据的解析和处理。
这种通信方式可以实现单片机与外部设备的数据交换，广泛应用于各种嵌入式系统和物联网设备中。
单片机的通信接口及通信协议概述
单片机的通信接口及通信协议概述随着科技的快速发展，单片机已经成为许多电子产品的核心部分。
而单片机的通信接口及通信协议则扮演着连接与控制外围设备的重要纽带。
本文将对单片机的通信接口及通信协议进行概述，帮助读者了解单片机通信的基本原理与应用。
一、串行通信接口串行通信接口是单片机与外部设备进行数据传输的一种常用方式。
它通过将数据一位一位地顺序传送，使得通信过程更加可靠。
常见的串行通信接口有UART、SPI和I2C。
1. UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter，通用异步收发器）：UART是一种最基本的串行通信接口，实现简单，广泛应用于单片机的串口通信。
UART通过将数据以异步的方式进行传输，即发送端和接收端的时钟不同步，可以实现双向通信。
2. SPI（Serial Peripheral Interface，串行外围接口）：SPI是一种同步的串行通信接口，适用于单片机与外部设备之间的高速数据传输。
SPI通信主要通过四根线进行，分别是时钟线、数据输入线、数据输出线和片选线。
SPI可以支持单主单从、单主多从和多主多从的通信方式。
3. I2C（Inter-Integrated Circuit，集成电路互连）：I2C是一种双线制的串行通信接口，适用于单片机与多个外部设备之间进行数据传输。
I2C接口通常有两根线，即串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）。
I2C采用主从模式，其中主机由单片机担任，从机可以是各种外围设备。
二、并行通信接口并行通信接口是一种同时传输多个位的通信方式，可以实现更高的数据传输速率。
常见的并行通信接口有GPIO（General PurposeInput/Output，通用输入输出）、外部总线接口等。
1. GPIO：GPIO是单片机通用的输入输出引脚，可以用来与外部设备进行并行通信。
通过对GPIO引脚的电平控制，单片机可以进行数据的输入和输出。
单片机串行通信
单片机串行通信在现代电子技术的领域中，单片机串行通信扮演着至关重要的角色。
它就像是信息传递的“高速公路”，让单片机能够与外部设备或其他单片机进行高效、准确的数据交流。
串行通信，简单来说，就是数据一位一位地按顺序传输。
相较于并行通信，它所需的数据线更少，这在硬件设计上带来了极大的便利，降低了成本，也减少了布线的复杂性。
想象一下，如果每次传输数据都需要同时通过很多根线，那得是多么繁琐和容易出错！而串行通信则巧妙地解决了这个问题。
单片机串行通信有两种常见的方式：同步串行通信和异步串行通信。
异步串行通信就像是两个不太合拍的朋友在交流。
发送方和接收方各自按照自己的节奏工作，但他们通过事先约定好的一些规则来确保信息能被正确理解。
比如，规定好每个数据的位数（通常是 5 到 8 位）、起始位和停止位的形式。
起始位就像是一个打招呼的信号，告诉接收方“我要开始发数据啦”；而停止位则表示这一轮数据传输结束。
在异步通信中，双方不需要严格同步时钟，这使得它在很多应用场景中都非常灵活。
同步串行通信则更像是两个默契十足的伙伴。
发送方和接收方共用一个时钟信号，数据的传输在这个时钟的控制下有序进行。
这样可以保证数据传输的准确性和稳定性，但也对时钟的同步要求较高。
在实际应用中，单片机串行通信常用于与各种外部设备进行通信，比如传感器、显示屏、计算机等。
以传感器为例，单片机通过串行通信获取传感器采集到的温度、湿度、压力等数据，然后进行处理和控制。
为了实现串行通信，单片机通常会配备专门的串行通信接口。
比如常见的 UART（通用异步收发器）、SPI（串行外设接口）和 I2C（集成电路总线）等。
UART 是一种应用广泛的异步串行通信接口。
它的硬件实现相对简单，只需要两根数据线：发送线（TXD）和接收线（RXD）。
通过设置合适的波特率（即数据传输的速率），就可以实现单片机与其他设备之间的异步通信。
SPI 则是一种同步串行通信接口，它通常需要四根线：时钟线（SCK）、主机输出从机输入线（MOSI）、主机输入从机输出线（MISO）和片选线（CS）。
单片机指令的串口通信实现方法
单片机指令的串口通信实现方法串口通信是指通过串行通信接口实现的数据传输方式。
在单片机系统中，串口通信是一种重要的通信方式，可以实现与外部设备（如PC 机、传感器等）的数据交互。
本文将介绍单片机指令的串口通信实现方法，包括硬件连接和软件编程两方面。
一、硬件连接串口通信需要通过发送器和接收器两个设备来完成数据的发送和接收。
在单片机系统中，可使用通用异步收发器（UART）作为串行通信接口。
下面是串口通信的硬件连接步骤：1. 将单片机与UART连接：首先，确保单片机具有UART接口，并根据其引脚定义将UART的发送线（TXD）连接到单片机的接收引脚，接收线（RXD）连接到单片机的发送引脚。
2. 选择波特率：波特率指每秒钟传送的位数，通常使用的波特率有9600、115200等。
在发送和接收数据时，单片机和外部设备需要使用相同的波特率，以保证数据的正确传输。
3. 连接外部设备：根据实际需求，将UART的发送线和接收线分别连接到外部设备的接收引脚和发送引脚。
二、软件编程实现单片机指令的串口通信需要编写相应的软件程序。
下面是基于C语言的软件编程实现方法：1. 初始化串口：在程序开始时，需要对串口进行初始化设置。
通过设置寄存器来配置波特率、数据位、停止位等参数。
2. 发送数据：使用发送指令将待发送的数据写入UART的数据寄存器，等待数据传输完成。
3. 接收数据：通过接收指令读取UART接收到的数据，并进行相应的处理。
可以使用中断或轮询方式进行数据接收。
4. 错误处理：在数据传输过程中，可能会出现错误，例如帧错误、奇偶校验错误等。
需要进行相应的错误处理操作，例如重新发送数据或发出错误提示。
5. 通信协议：根据通信需求，可以制定相应的通信协议。
通信协议包括数据帧结构、数据格式、数据校验等内容，用于确保数据的可靠传输。
三、实例演示下面通过一个简单的示例来演示单片机指令的串口通信实现方法。
假设我们需要实现从单片机向PC机发送一条消息，并接收PC机返回的确认信息。
单片机中串行通信的三种类型
单片机中串行通信的三种类型在单片机的世界里，串行通信就像一条小小的高速公路，将各种数据在不同的部件之间传递。
它的基本任务就是让不同的设备能够互相“聊天”，共享信息。
想象一下，如果没有串行通信，单片机和外设之间就像被厚厚的墙隔开了，彼此难以沟通。
因此，了解串行通信的三种主要类型非常重要。
下面，我们就来聊聊这些串行通信的类型吧！1. 异步串行通信1.1 什么是异步串行通信？异步串行通信，顾名思义，就是在数据传输的时候，双方并不需要保持同步。
说白了，就是两头在做各自的事情，偶尔通过约定的信号来“打招呼”。
就像你和朋友在微信上聊天，不需要时时刻刻保持在线，偶尔发个消息就行了。
1.2 异步串行通信的工作原理在这种通信方式中，数据被拆分成一串串的字节，每个字节都会被加上一个起始位和一个停止位。
起始位告诉接收方：“嘿，数据来了！”而停止位则是“这条消息完了！”的信号。
这就像在你发短信时，在开始和结束的时候都留个标记，让对方知道你的信息什么时候开始和结束。
1.3 异步串行通信的应用这种通信方式应用非常广泛，比如我们常用的UART（通用异步收发传输器）就属于这个类别。
UART在我们的生活中几乎无处不在，从电脑的串口到一些简单的传感器都用得上它。
2. 同步串行通信2.1 什么是同步串行通信？同步串行通信和异步串行通信有点像“有组织的队伍”，双方在数据传输的过程中要保持同步。
就是说，你发数据的时候，对方也要准备好接收数据，这就像排队一样，大家都得按顺序来。
2.2 同步串行通信的工作原理在同步通信中，除了数据本身，还需要一个额外的时钟信号来确保数据的准确传输。
可以把时钟信号看作是“指挥棒”，它帮助双方协调一致地进行数据传输。
想象一下在舞台上表演的舞者，大家都得跟着同一个节拍才能跳得整齐划一。
2.3 同步串行通信的应用同步串行通信的速度通常比异步串行通信快，因为它减少了数据传输过程中的额外开销。
常见的同步串行通信协议包括SPI（串行外设接口）和I2C（集成电路间接口）。
PLC与单片机之间的串行通信实现方法探讨
PLC与单片机之间的串行通信实现方法探讨随着工业自动化的不断发展，PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）和单片机作为常用的控制设备，扮演着越来越重要的角色。
在实际的工业生产中，PLC和单片机往往需要进行数据的交互和通信，以实现对工艺过程的控制和监测。
而在这种通信中，串行通信被广泛应用。
本文将探讨PLC和单片机之间的串行通信实现方法，以期为实际应用提供一些参考。
一、串行通信概述串行通信是指在数据传输中，比特按照一定的顺序进行传送，也就是每次只传送一个比特位。
与之相对应的是并行通信，其数据在传输时多个比特同时传送。
在实际工业控制系统中，串行通信由于线缆布置简单、传输距离远和干扰小等特点而得到了广泛的应用。
串行通信包含同步和异步两种方式。
在同步串行通信中，发送和接收设备通过一个时钟信号实现同步传输。
而在异步串行通信中，传输的数据通过起始位和停止位的表示来进行同步。
在工业控制系统中，由于同步通信受到时钟信号的限制，一般采用异步串行通信的方式。
二、PLC与单片机之间的串行通信现在让我们来讨论PLC与单片机之间的串行通信。
PLC作为工业控制中的核心设备，通常负责控制和监测生产过程。
而单片机则常用于硬件控制和数据的采集。
在工业控制系统中，PLC和单片机之间需要进行数据的交互和通信，以实现工艺过程的控制和监测。
在实际的应用中，PLC与单片机之间的串行通信一般采用RS-232、RS-485、Modbus等通信协议。
RS-232是一种传统的串行通信标准，其传输距离较短，一般在15米左右。
RS-485则是一种适用于远距离传输的串行通信标准，其传输距离可以达到1200米。
而Modbus是一种通信协议，广泛应用于工业控制系统中，其采用主从架构，支持点对点和多点通信。
1、使用串口通信模块在实际应用中，我们可以在PLC和单片机上分别搭载串口通信模块，通过串口通信模块实现两者之间的数据交互。
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23
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本次课所学知识
• IO端口----输入、输出、第二功能
• 定时器----普通、CTC、PWM •中 断----定时器中断、外部中断
• 其 它----AD、USART、SPI、 比较器
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课后复习
• 数据手册：P151～175
• 教材：P～
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下一讲的主要内容
• 串行外围接口SPI的结构 • 用SPI与164实现多数码管静态显示
2、重新编译程序；
3、仿真、演示
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九、小结
1、工作模式
2、数据帧格式
3、波特率 4、使能及中断使能
5、接收与发送（查询法或中断法）
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十、作业与练习
1、硬件：AVR学习板（按键+串口）； 功能：按下按键，向串口发送一个字节特 定的数据。
2、硬件：AVR学习板（数码管显示电路）； 功能：接收串口数据，并显示出来；
9
支持：异步、 倍速异步、主 机同步、从机 同步四种模式
10
五、应用USART的关键技术
• 模式：异步、倍速异步、主机同步、从机同步
• 数据帧格式： – 起始位（1位） – 数据位（5、6、7、8或9位） – 校验位（无、奇、偶） – 停止位（1或2位） • 波特率： （异步）
11
1、数据寄存器
12
2、控制寄存器
模式选择
奇偶校验选择
停止位选择
13 数据位选择
3、波特率寄存器
例如：要求BAUD为4800
fosc=1MHz
则 UBRR = 12源自14六、串行口的初始化初始化内容： （1）工作模式 实例：
（1）工作模式：异步； （2）数据帧：1位起始位、 8位数据位、无校验位、1位 停止位； （3）波特率：4800bps (主 频1M) （4）UART使能及中断使能
}
17
七、数据发送、接收函数
1、数据发送（查询方式）
（1）待发送缓冲器为空；
（2）将数据放入发送缓冲器； 例： void uart_transmit0(unsigned char i) { while (!(UCSR0A & (1<<UDRE0))); UDR0 = i; }
18
七、数据发送、接收函数
8
四、AVR单片机的USART功能
• • • • • • • • • USART是通用同步异步收发器的英文缩写 全双工操作（独立的串行接收和发送寄存器） 高精度的波特率发生器 支持异步或同步操作 支持5 6 7 8或9个数据位和1或2个停止位 硬件支持奇偶校验 数据过速、帧错误检测 发送结束、发送数据空、接收结束等三个中断 噪声滤波、多处理器、倍速通信等
单片机原理 与接口技术
广州大学自动化系 肖忠
1
一、演示：串行通信的应用
• 功能：单片机测量的数据（模拟电压值）
以短信的形式发往手机；
• 相关硬件：
1、GSM短信模块； 2、单片机测量系统(用Proteus模拟)； 3、串行通信线;
• 编译软件： ICC AVR
2
一、演示：串行通信的应用
3
二、系统电路分析
27
4
三、串行通信概念
并行 通信方式 串行 异步
UART 数码管动态刷新 显示电路，段码 数据的输出 串转并电路中所 用的SPI功能
同步
单片机串行口，又名串口，RS-232口， 通常为三线制，全双工工作方式
5
1、串行口—机械特性
1 13 1 5
14
25
6
9
简易的三线制
6
2、串行口—数据帧格式
一个字符帧 空 闲 起 始 位 数据位 校 验 位 停 止 位 空 闲
15
（2）数据帧格式
（3）波特率 （4）使能及中断 使能
六、串行口初始化(控制寄存器)
1
清发送标志
0
0
1
发送使能
0
0
异步
0
0
无校验
0
0
1
1
16 8个数据位
1个停止位
六、串行口初始化代码
void uart_init(void) {
UCSR0A = 0b01000000; UCSR0B = 0b00001000; UCSR0C = 0b00000110; UBRR0 = 12;
下一字符 起始位
LSB
MSB
特点： （1）不要求收发双方时钟严格一致，易实现； （2）设备开销小，连接简单（三线） （3）传输效率较低，每字符传输要附加2～3位 用于起止位，各帧之间还有间隔。
7
3、串行口—波特率
波特率(Baud rate)，调制速率 在数字信道中，用比特率表示是数字 信号的传输速率(单位：bps)，波特率可 以被理解为单位时间内传输码元符号的 个数(传符号率) I = S * log2N 传输基带二进制信号时，I = S 串行通信双方必须使用相同的波特率
2、数据接收（查询等待方式）
（1）等待接收数据；
（2）从接收缓冲器中获取数据； 例： unsigned char uart_receive0(void) { while (!(UCSR0A & (1<<RXC0))); return UDR0; }
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八、仿真、演示
1、在程序代码中修改目的手机号码；