51单片机串口通信原理

51单片机串口通信原理
一、概述
串口通信是指通过串口进行数据传输的一种通信方式。

51单片机作为一种常见的嵌入式系统，其应用范围非常广泛，因此掌握51单片机串口通信原理是非常重要的。

本文将从串口通信的基本原理、51单片机串口硬件结构、51单片机串口软件实现等方面进行详细介绍。

二、串口通信基本原理
1. 什么是串口？
串行端口（Serial Port）又称为异步通讯端口（Asynchronous Communication Port），简称为COM端口。

它是计算机与外部设备之间进行数据传输的一个接口。

在计算机中，通过串行端口可以连接各种外部设备，如打印机、调制解调器等。

2. 什么是异步通讯？
异步通讯（Asynchronous Communication）是指在数据传输时不需要事先建立一个稳定的连接，在发送数据前不需要接收方发送确认信息，也不需要预先定义传输时间。

因此，在异步通讯中，发送方和接
收方之间没有任何同步关系。

3. 什么是波特率？
波特率（Baud Rate）也称为比特率（Bit Rate），它表示每秒钟可以传输多少个二进制位。

在串行通讯中，波特率是数据传输的一个重要
参数。

4. 什么是数据位、停止位和校验位？
数据位（Data Bits）表示每个字符中包含的二进制位数，通常为5、6、7或8。

停止位（Stop Bits）表示每个字符后面要发送多少个停止位，通常为
1或2个。

校验位（Parity Bit）用于检测数据传输中出现的错误。

常见的校验方
式有奇偶校验、偶校验和无校验。

其中，奇偶校验和偶校验需要在每
个字符的最高位添加一个校验位，使得每个字符中1的数量为奇数或
偶数。

5. 串口通讯流程
串口通讯流程大致分为以下几步：
1）发送端将需要传输的数据按照一定格式进行编码，并通过串口发送给接收端；
2）接收端接收到数据后，按照相同的格式进行解码，并进行错误检测；
3）如果发现有错误，则可以向发送端请求重发；
4）如果没有错误，则接收端可以对数据进行处理。

三、51单片机串口硬件结构
51单片机内部集成了两个串口，分别为UART0和UART1。

这两个串口都支持全双工通信和半双工通信模式，并且可以通过软件配置其波
特率、数据位、停止位和校验位等参数。

1. 串口引脚定义
51单片机的串口引脚定义如下：
UART0：P3.1（TXD0）、P3.0（RXD0）
UART1：P3.3（TXD1）、P3.2（RXD1）
其中，TXD表示发送端口，RXD表示接收端口。

2. 串口工作原理
51单片机的串口通讯采用异步通讯方式。

当要发送数据时，将需要发送的数据通过UART发送缓冲区写入到UART中，并在写入完成后启动发送操作。

当接收到数据时，将接收到的数据存储在UART接收缓冲区中，并通过中断方式通知CPU读取接收缓冲区中的数据。

四、51单片机串口软件实现
1. 串口初始化
在进行串口通讯之前，需要先对串口进行初始化设置。

以下是一个简单的UART0初始化函数：
void UART0_Init(void)
{
TMOD &= 0xF0; //清零低四位
TMOD |= 0x01; //设置为模式1
TH1 = TL1 = -(FOSC/12/32/9600); //设置波特率为9600 PCON &= 0x7F; //波特率不加倍
SCON = 0x50; //8位数据位，无校验，1个停止位
ES = 1; //开启串口中断
EA = 1; //开启全局中断
TR1 = 1; //启动定时器
}
2. 串口发送
以下是一个简单的UART0发送函数：
void UART0_SendByte(unsigned char dat)
{
SBUF = dat;
while(!TI);
TI = 0;
}
3. 串口接收
以下是一个简单的UART0接收函数：
unsigned char UART0_ReceiveByte(void)
{
while(!RI);
RI = 0;
return SBUF;
}
4. 中断处理
当UART接收到数据后，会通过中断方式通知CPU读取接收缓冲区中的数据。

以下是一个简单的UART0中断处理函数：
void UART0_ISR() interrupt 4
{
if(RI)
{
RI = 0;
//处理接收到的数据
...
}
}
五、总结
本文从串口通信的基本原理、51单片机串口硬件结构、51单片机串口软件实现等方面进行了详细介绍。

掌握了这些知识后，我们就可以使用51单片机进行串口通信，并实现各种应用场景。