UART串行接口和通信方式
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。
uart的工作原理
uart的工作原理UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种常见的串行通信接口，用于在计算机系统中将数据以串行方式传输。
它在许多领域中都得到了广泛的应用，包括计算机硬件、嵌入式系统和通信设备等。
本文将详细介绍UART的工作原理。
UART的工作原理如下：首先，数据以并行方式输入到UART的发送缓冲区中。
然后，UART会将并行数据转换为串行数据，并根据事先确定的通信协议将数据逐位地发送出去。
在发送数据的同时，UART 还会生成一个时钟信号，用于控制数据的传输速度。
接收端的UART 会根据发送端的时钟信号来接收数据，并将串行数据转换为并行数据。
最后，接收端的数据会被存储在接收缓冲区中，供后续处理使用。
UART的通信协议主要包括数据位、停止位、奇偶校验位和波特率等参数。
数据位决定了每个数据字节中所包含的位数，通常为5、6、7或8位。
停止位用于标识数据传输的结束，通常为1或2位。
奇偶校验位用于检测数据传输过程中的错误，可以选择奇校验、偶校验或不进行校验。
波特率则决定了数据传输的速度，常见的波特率有9600、115200等。
UART的工作过程可以分为发送和接收两个阶段。
在发送端，数据首先被存储在发送缓冲区中。
UART会根据波特率和其他通信参数，逐位地将数据发送出去。
发送时，UART会先发送起始位，通常为逻辑低电平。
接着，根据数据位的设置，UART会将数据的每一位发送出去。
最后，UART会发送停止位，通常为逻辑高电平。
这样，一个完整的数据字节就被传输出去了。
在接收端，UART会根据发送端的时钟信号，逐位地接收数据。
首先，UART会检测起始位，并开始接收数据位。
根据数据位的设置，UART 会逐位地接收数据。
接收完成后，UART会检测停止位，并将数据存储在接收缓冲区中，供后续处理使用。
UART的工作原理可以简单概括为数据的串行传输和并行转换。
通过将数据转换为串行形式，UART能够在有限的引脚数目下实现高效的数据传输。
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。
uart的工作原理
uart的工作原理UART（通用异步收发传输）是一种常见的串行通信接口，广泛应用于各种设备之间的数据传输。
其工作原理如下：1.串行传输:UART采用串行传输，即一位一位地传输数据。
与之相对的是并行传输，即同时传输多个数据位。
串行传输可以减少传输线的数量和复杂性，提高系统集成度和可靠性。
2.异步通信:UART采用异步通信方式，即在数据传输过程中不需要外部时钟信号来同步发送和接收数据。
发送端和接收端根据事先约定的数据帧格式进行数据传输，并通过特定的控制位来标识数据的开始和结束位置。
3.数据帧格式:UART将每个数据帧分为起始位、数据位、校验位和停止位。
起始位用于表示数据传输的起始位置，一般为逻辑低电平；数据位用于存储传输数据；校验位用于进行数据校验，可以检测和纠正传输错误；停止位用于表示数据传输的结束位置。
4.数据传输过程:发送端根据事先约定好的数据帧格式，依次发送起始位、数据位、校验位和停止位。
接收端根据接收到的信号，解析出数据帧，并进行校验，判断数据的可靠性。
如果校验正确，接收端将从数据位中提取出数据。
5.波特率:6.数据缓冲:UART通过数据缓冲来存储待发送和已接收的数据。
发送端通过将数据写入发送缓冲区，由硬件自动进行数据发送；接收端则通过读取接收缓冲区，获取已接收的数据。
7.错误处理:UART在数据传输过程中，会遇到各种错误，如传输错误、校验错误等。
对于传输错误，UART通常会进行重试或重传；对于校验错误，UART 可以通过重新计算校验位或直接丢弃错误数据。
8.应用范围:UART广泛应用于各种设备之间的数据传输，如计算机与外部设备的串行通信、嵌入式系统与传感器的数据采集、工控设备与PLC的通信等。
总结：UART是一种常见的串行通信接口，通过串行传输和异步通信方式，实现设备之间的数据传输。
它采用数据帧格式、波特率、数据缓冲等机制来实现数据的可靠传输。
在应用方面，UART广泛应用于各种设备之间的数据传输，是一个重要的通信接口。
串口通信UART模块基本介绍
串口通信UART模块基本介绍串口通信（UART）是一种通过串行接口进行数据传输的通信协议和硬件实现方式。
它是计算机和外设之间最常用的通信方式之一，也是嵌入式系统和单片机等小型设备中常用的通信方式。
UART通过串行方式传输数据，即通过单一的数据线一次只能传输一个bit位。
在串口通信中，通常需要两条线，一条用于发送数据（TX），一条用于接收数据（RX）。
UART通常通过一对相互连接的芯片实现，称为UART芯片或UART模块。
它包含一个发送器和一个接收器。
发送器将要发送的数据从并行格式转换为串行格式，并通过发送线路发送出去。
接收器则接收到的串行数据转换为并行格式以供系统使用。
UART芯片通常由硬件设计工程师在集成电路中设计和实现。
UART通信具有以下特点和优势：1.简单易用：UART通信是一种非常简单和易用的通信协议。
它的实现简单，适用于各种不同的应用场景。
2.可靠性高：UART通信使用的是硬件实现，不受软件的控制和干扰。
它具有较高的可靠性和稳定性。
3. 速度灵活可调：UART通信可以根据不同的应用需求进行速度调整。
通常，UART通信支持的波特率范围很大，可以从几十bps到多Mbps。
4.支持半双工和全双工通信：UART通信可以支持半双工和全双工两种通信方式。
在半双工模式下，发送和接收不能同时进行；而在全双工模式下，可以同时进行发送和接收。
5.通信距离远：UART通信使用串行线路进行数据传输，因此可以通过扩展串行线路的长度来实现较远距离的通信。
6.多种应用：UART通信广泛应用于各种设备和领域，如计算机、嵌入式系统、单片机、电子设备、通信设备等。
值得注意的是，UART通信只是一个物理层的通信协议，它只负责数据的传输，而不负责数据的解码和处理。
因此，在使用UART通信时，通常需要配合其他协议或编码方式，如RS-232、RS-485、Modbus等，来完成完整的通信过程。
总结来说，UART通信是一种简单、可靠、灵活的串行通信协议和硬件实现方式。
第6章6.2节 UART串行接口
4. 多机通信
图6-9多机通信连接图
6．2．4 串行口应用举例
例1、用两片8位串入并出移位寄存器74HC164扩展16位输 出接口。 图6-10是利用74HC164扩展的16位发光二极管接口电路。 编程使这16个发光二极管交替为间隔点亮状态，循环交 替时间为2秒钟。 。
解：
图6-10 利用串行口扩展输出接口
发送操作：数据写入发送缓冲寄存器SBUF （99H），串行口即把数据以设定的波特率从 TXD端送出（低位在前பைடு நூலகம்， 发送完后置中断标 志TI=1。 MOV TMOD, #data MOV SBUF, #data JNB TI, $ CLR TI RET
接收操作：REN是串行口接收器允许接收控制位。 当RI=0，软件置REN为1时，即开始从RXD端以设定 的波特率输入数据（低位在前）， 当接收到数据 时，置中断标志RI=1。
图6-7
通信方式示意图
4. 通信协议 计算机之间进行数据传输时的一些约定，包括通信方 式、帧格式、波特率、命令码的约定等 。
6．2．2 80C51串行口简介 80C51串行口简介
1. 串行口结构与工作原理
80C51的串行口是一个可编程的全双工 串行通信接口，通过软件编程它可以做通 用异步接收和发送器UART（Universal Asynchronous Receiver／Transmitter）， 也可做同步移位寄存器用。其帧格式可设 置8位、10位或11位，并能设置不同的波特 率 。
6．2 UART串行接口 UART串行接口
教学目的：了解80C51系列单片机UART串行接口的结 构、原理及应用；能够采用查询方式进行串行通信。 教学重点：1. UART串行接口的工作原理； 2. UART串行接口的4种工作方式的编 程、应用。 教学难点：1 .多机通信方式 2. 波特率值的设置
串行通信及接口电路
串行通信及接口电路1. 串行通信的概念串行通信是一种数据传输的方式，它将数据逐位地按照一定顺序传输，相比于并行通信的方式，串行通信只需使用一个通信线路传输数据。
在串行通信中，每个数据位被顺序发送，并且在接收端被顺序接收和重组。
串行通信的优点是可以节省通信线路的数量，但其传输速度相对较慢。
2. 串行通信的应用串行通信广泛应用于各种领域，包括计算机通信、网络通信、工业控制等。
它可以用于长距离通信，如在局域网或广域网中传输数据。
此外，串行通信还常用于外设与主机之间的通信，如串行口和串行外设之间的通信。
3. 串行通信的协议串行通信的实现需要一定的协议来确保数据的可靠传输。
常见的串行通信协议包括UART（通用异步收发器），SPI（串行外设接口）和I2C（双线串行通信接口）。
这些协议都定义了数据的传输规则、时序要求以及错误处理机制，以确保数据的准确性和完整性。
3.1 UARTUART是一种使用异步传输方式的串行通信协议。
它通过发送方和接收方之间的单个通信线路进行数据传输。
UART协议定义了数据的起始位、数据位、停止位和校验位等信息。
发送端根据这些信息将数据发送给接收端，并且接收端根据这些信息识别数据的边界和校验数据的正确性。
3.2 SPISPI是一种同步传输方式的串行通信协议，它使用一对数据线（Master Out, Slave In - MOSI 和 Master In, Slave Out - MISO）以及时钟线（SCLK）进行通信。
SPI协议由主设备（Master）和从设备（Slave）组成，主设备通过时钟信号控制从设备进行数据传输。
SPI协议定义了数据的传输时序，通过时钟的上升沿和下降沿进行数据采样和传输。
3.3 I2CI2C是一种双线串行通信接口，它使用两条线路（串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL））进行通信。
I2C协议由主设备（Master）和从设备（Slave）组成，主设备通过时钟信号控制从设备进行数据传输。
uart串口通信协议
uart串口通信协议UART串口通信协议。
UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种通用的异步串行通信接口，广泛应用于各种嵌入式系统和外设设备之间的通信。
在本文中，我们将介绍UART串口通信协议的基本原理、通信流程以及常见问题解决方法。
1. 基本原理。
UART串口通信是一种点对点的通信方式，由发送端和接收端组成。
通信的基本单位是一个字节（8位），包括起始位、数据位、校验位和停止位。
在通信开始之前，发送端和接收端必须约定好通信的波特率、数据位、校验位和停止位等参数，以确保通信的准确性和稳定性。
2. 通信流程。
UART串口通信的流程一般包括以下几个步骤：a. 发送端准备好要发送的数据，并将数据写入UART发送缓冲区。
b. UART发送端根据约定的参数，将数据以一定的波特率发送出去，包括起始位、数据位、校验位和停止位。
c. 数据经过传输介质（如串口线）传输到接收端。
d. UART接收端接收到数据后，将数据读取到接收缓冲区。
e. 接收端根据约定的参数，对接收到的数据进行解析和处理。
3. 常见问题解决方法。
在实际应用中，UART串口通信可能会遇到一些常见问题，如数据丢失、波特率不匹配、数据格式错误等。
针对这些问题，我们可以采取一些解决方法：a. 数据丢失，可以通过增加数据缓冲区的大小、提高处理数据的速度等方式来解决。
b. 波特率不匹配，发送端和接收端的波特率必须一致，否则会导致数据传输错误，可以通过修改通信参数来解决。
c. 数据格式错误，检查数据位、校验位和停止位等参数是否设置正确，确保发送端和接收端的参数一致。
总结。
通过本文的介绍，我们了解了UART串口通信协议的基本原理、通信流程以及常见问题解决方法。
在实际应用中，我们需要根据具体的需求和场景来合理选择通信参数，并严格遵守通信协议，以确保通信的稳定和可靠。
希望本文能对您有所帮助，谢谢阅读！。
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7．1．3 串行通信的方式
在串行通信中，数据是在两机之 间传送的。按照数据传送方向，串行通 信 可 分 为 单 工 （ Simplex ） 制 式 、 半 双 工 （ half duplex ） 制 式 和 全 双 工 （full duplex）制式。
UART串行接口和通信方式
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图7．2 串行通信方式示意图
UART串行接口和通信方式
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由于同步通信数据块传送时去掉了每个数字 都必须具有的字符开始和结束的标志，且它一次 可以发送一个数据段（多个数据），因此，其速 度高于异步通信；但这种方式要求接收和发送时 钟严格保持同步，在通信时通常要求有同步时钟 信号，对硬件结构要求较高。由于这种方式易于 进行串行外围扩展，所以目前很多型号的单片机 都增加了串行同步通信接口，如目前已得到广泛 应用的I2C串行总线和SPI串行接口等。
UART串行接口和通信方式
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• 异步通信的主要特点如下：
进行串行通信的单片机的时钟相互独立；其 时钟频率可以不相同；在通信时不要求有同步时 钟信号。由于异步通信是逐帧进行传输的，各位 之间的时间间隔应该相同，所以必须保证2个单片 机之间有相同的传送波特率。如果传送波特率不 同，则时间间隔不同；当误差超过5％时，就不能 正常进行通信。由于信息传输可以是随时不间断 地进行的，因而帧与帧之间的时间间隔可以是不 固定的，间隙处为高电平。
UART串行接口和通信方式
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• （3）全双工制式
在全双工制式下，甲、乙两机之间数据的 发送和接收可以同时进行，称为“全双工传 送”。全双工形式的串行通信必须使用2条数 据线。
• 不管哪种形式的串行通信，在两机之间均 应有公共地线。
UART串行接口和通信方式
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* 信号的调制与解调
当异步通信的距离在15m之内时，计算机之间 可以直接进行通信。而当传输距离较远时，通常是 用电话线传送。由于电话线频带不够宽，再加上远 距离传输时信号不可避免地衰减，因而使信号发生 明显的畸变。
UART串行接口和通信方式
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• 奇偶校验位——数据位之后的位为奇偶校验位 （有的方式具有）。此位可用于判别字符传送的 正确性，其有3种可能的选择，即奇、偶、无校验， 用户可根据需要选择（在有的格式中，该位可省 略）。在80C51单片机中，此位还可以用来确定该 帧字符信息的性质（地址或数据）。
• 停止位——校验位后为停止位，用于表示1帧结束， 用高电平（逻辑1）表示。停止位可以是1、1．5 或2位，不同计算机的规定有所不同。
UART串行接口和通 信方式
UART串行接口和通信方式
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串行通信是CPU与外界交换信息的一 种基本通信方式。为了实现串行通信，绝 大多数单片机都配置了UART串行接口。
UART串行接口和通信方式
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7．1 串行通信概述
计算机与外界的信息交换称为通信。基本 的通信方式有两种。
•并行通信(parallel communication)：所传
UART串行接口和通信方式
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7．1．2 串行通信的数据传送速率
传送速率是指数据传送的速度。用b/s或bps（比 特／秒）表示，称为比特率。在二进制的情况下，比 特率与波特率数值相等，因而在单片机的串行通信中， 常称为波特率。
假如数据传送的速率为120个字符每秒，每个字 符由1个起始位、8个数据位和1个停止位组成，则其 传送波特率为：
• （1）单工制式
在单工制式下，数据在甲机和乙机之间只 允许单方向传送。两机之间只需1条数据线。
UART串行接口和通信方式
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• （2）半双工制式
在半双工制式下，数据在甲机和乙机之间 允许双方向传送，但它们之间只有一个通 信回路，接收和发送不能同时进行，只能 分时发送和接收（即甲机发送，乙机接收， 或者乙机发送，甲机接收），因而两机之 间只需1条数据线。
送数据的各位同时发送或接收。
•串行通信(serial communication)：所传送
数据的各位按顺序一位一位地发送或接收。
UART串行接口和通信方式
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在并行通信中，一个并行数据占多少 位二进制数，就要多少根传输线，这种 方式的特点是通信速度快，但传输线多， 价格较贵，适合近距离传输。
串行通信仅需1～2根传输线，故在长 距离传输数据时比较经济，但由于它每 次只能传送1位，所以传送速度较慢。
UART串行接口和通信方式
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由于异步通信每传送一帧有固定格式， 通信双方只需按约定的帧格式来发送和接收 数据，所以硬件结构比同步通信方式简单。 此外，它还能利用校验位检测错误，所以这 种通信方式应用较广泛。在单片机中主要是 采用异步通信方式。
UART串行接口和通信方式
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2．同步通信SYNC
在同步通信中，数据或字符开始处是用一同步字 符来指示（一般约定为l～2个字符），以实现发 送端和接收端同步，一旦检测到约定同步字符， 下面就连续、顺序地发送和接收数据。
UART串行接口和通信方式
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图7.1 基通信方式图示
UART串行接口和通信方式
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7．1．1 同步通信和异步通信方式 串行通信分同步和异步两种方式。
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1．异步通信ASYNC
在异步通信中数据或字符是逐帧（frame）传送 的。帧定义为一个字符的完整的通信格式，通常也称为 帧格式。最常见的帧格式一般是先用一个起始位“0”表 示字符的开始；然后是5～8位数据，规定低位在前，高 位在后；其后是奇偶校验位；最后是停止位，用以表示 字符的结束，停止位可以是1位、1.5位、2位，不同的 计算机规定有所不同。从起始位开始到停止位结束就构 成完整的1帧。
UART串行接口和通信方式
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• 起始位——通信线上没有数据传送时，为 高电平（逻辑1）；当要发送数据时，首先 发1个低电平信号（逻辑0），此信号称为 “起始位”，表示开始传输1帧数据。
• 数据位——起始位之后的位即数据位。数 据位可以是5、6、7或8位（不同计算机的 规定不同），上图的数据位为8位。一般从 最低位开始传送，最高位在最后。
10b×120／s＝1200b／s＝1200波特
每一位的传送时间即为波特率的倒数：
1b
td
0.83m3s
1UA2RTb 串0行•接0 s口和1通信方式
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异步通信的数据传送速率一般为 50b/s～100kb/s，常用于计算机到CRT终 端，以及双机或多机之间的通信等。
UART串行接口和通信方式
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