第四章：简单地串口应用

单片机要与计算机等设备进行交互

那么就会产生通讯

既然有交流，那么就一定有语法和时序的要求

对与单片机的串行口来说

你如果想通过这个接口来与单片机进行通讯的话

那么就必须要遵循它的规则

首先，先来看看硬件

以黑金V2.5与计算机通讯为例

因为我们通常使用的是USB口，它与串口的协议是不一样的

所以我们要将USB转为串口

此时就用到了CH340芯片与其驱动程序

这两样东西可以将USB口虚拟为一个串口

用以与单片机进行通讯（有兴趣可自行百度，在此不再赘述）

（至于为什么TX接RX，一个是发送，一个是接收，发送给接收，这样接才能进行通讯，一般用下载器时会遇到这种问题）

如图

串口在MCU上的位置

（PS：本帖主要说一下串口简单应用与常见问题，至于底层的收发时序，发展演化，各种转换等问题在本帖中不予探讨，有兴趣可自行百度）

然后再来看MCU中的串口寄存器

（STC12C5A60S2的芯片有两个串口，然而我们现阶段只使用一个，所以有些寄存器并不会提及）

首先，串行口和定时器一样有4种模式

如图

串口发送一帧，只有8个有效字节，而方式23的九位数据，有一位是用来进行校验的

也就是说，一帧数据由

起始位，数据位，（校验位），停止位

构成

然后就是同步与UART(异步)的区别

简单讲，同步就是两者步调一致

帧与帧之间的间隔时间是确定的

而异步收发，帧与帧之间的间隔是不确定的

当使用UART传送时，你可以发一帧后等待很长时间再去发第二帧

那么这就有一个问题

MCU不能一直在这里等待数据传送，这样将会大大浪费CPU资源

所以，我们将其变成中断形式，当有数据发送或接收时

CPU就跳转到那里进行执行

这样大大提高了CPU的利用率

既然有中断，那么就有中断标志去通知CPU

既然有数据传输，就应该有暂时存储数据的地方

既然串口只有两根线而要传输8+1+1（+1）位数据，那么一定有传输的先后顺序

既然要想让对方接收，就应该让对方知道什么时候的数据是我想要传输的

综上

先说第一个问题

此寄存器中的TI与RI分别为发送中断与接收中断

如图，一般在这里会有的问题就是没有软件清零

它不像定时器一样可以进行机器清零，它只能进行软件清零，也就是说写程序时需要在代码中进行清零

再说第二个问题

过来的数据存储在哪

如图

也就是说，会在CPU还没来得及处理前先将数据保存在SBUF寄存器中

最后就是传输的时序

这就引进了一个波特率（bps）的概念

举个例子

计算机每秒发送一位数据

单片机每秒接收一位数据

这样，计算机发送的数据单片机都能够很好地收到

假如计算机每两秒发送一个数据，而单片机每一秒接收一位数据

那么当单片机接收第二个数据时，其实还是计算机的第一个数据

这样就发生了错误

为避免此类情况发生，我们引进了波特率的概念

假设波特率为9600

则相当于规定，每秒发送（或接收）9600位

也就是说计算机1/9600秒发送（接收）一位

单片机1/9600接收（发送）一位

这样就可以保证接收到的数据是正确的

然而如何去用程序实现上述功能？

我们只需要更改UART相关寄存器的值就可以了

首先选择串口模式，它规定了一帧数据有多少位，波特率如何计算

一般我们使用方式1

也就是8位数据，

波特率为定时器1的溢出率

如图，计算公式SYSclk为系统频率

在此说一下89系列与12系列单片机的区别

如图

现在大多数教材用的都是89系列单片机，固定为12T，而12系列芯片可进行1T

也就是说定时器的速度可以与系统晶振频率相同

串口模式0的速度也可为2分频

所以使用黑金V2.5时要比书上的程序多出几行代码，来设定定时器、串口的频率

（当时我刚接触黑金V2.5时用的是89的程序，然后就死活接收不到正确的数据，最后查阅手册才发现要配置12系列特有的寄存器）

（然而我们一般计算波特率直接使用STC-ISP下载软件的波特率计算器，也就避免了我当时的尴尬，并且每一行的代码功能都写的非常详细）

如

[mw_shl_code=c,true]void UartInit(void)                //9600bps@32MHz
{
        PCON &= 0x7F;                //波特率不倍速
        SCON = 0x50;                //8位数据,可变波特率
        AUXR &= 0xBF;                //定时器1时钟为Fosc/12,即12T
        AUXR &= 0xFE;                //串口1选择定时器1为波特率发生器
        TMOD &= 0x0F;                //清除定时器1模式位
        TMOD |= 0x20;                //设定定时器1为8位自动重装方式
        TL1 = 0xF7;                //设定定时初值
        TH1 = 0xF7;                //设定定时器重装值
        ET1 = 0;                //禁止定时器1中断
        TR1 = 1;                //启动定时器1
}
[/mw_shl_code]

只需简单的复制粘贴，并在主函数中调用此函数，就可以搞定波特率的设置

下附一个有详细解释的程序（若有问题，请回复，共同探讨）

[mw_shl_code=c,true]#include <STC12C5A60S2.H>

unsigned char buf[6]=":I get";//写一个字符串留用
unsigned char receive=0,flag=0;//声明一个字符接收变量，声明一个标志
void UartInit(void)                //9600bps@32MHz
{
        PCON &= 0x7F;                //波特率不倍速
        SCON = 0x50;                //8位数据,可变波特率
        AUXR &= 0xBF;                //定时器1时钟为Fosc/12,即12T
        AUXR &= 0xFE;                //串口1选择定时器1为波特率发生器
        TMOD &= 0x0F;                //清除定时器1模式位
        TMOD |= 0x20;                //设定定时器1为8位自动重装方式
        TL1 = 0xF7;                //设定定时初值
        TH1 = 0xF7;                //设定定时器重装值
        ET1 = 0;                //禁止定时器1中断
        TR1 = 1;                //启动定时器1
}

void main()
{
        int loop;//声明一个变量，用以进行循环
        UartInit();//设置波特率
        EA=1;//开总中断
        ES=1;//开串口中断
        while(1)
        {
                if(flag==1)//当标志为1时，说明有串口中断发生
                {       
                        flag=0;
                        ES=0;//关闭串口中断，以防当数据发送时，有其他串口数据扰乱发送
                        SBUF=receive;//发送字符
                        while(!TI);//当发送完成时，TI=1，此时循环结束，开始进行下一步执行
                        TI=0;ES=1;//清除中断位，并打开串口中断
                        for(loop=0;loop<6;loop++)//循环将字符串发送
                        {
                                ES=0;
                                SBUF=buf[loop];//将字符串中的单个字符给发送区
                                while(!TI);
                                TI=0;ES=1;
                        }
                }
        }
}

void ser() interrupt 4//串口中断程序，中断标志为4
{
        RI=0;//将接收标志清零
        receive=SBUF;//将接收缓冲区的值赋给变量
        flag=1;//将标志置1
}[/mw_shl_code]

注意：1.接收缓冲与发送缓冲都为SBUF，但其寄存器地址不一样，若为“=SBUF”则是接收缓冲，反之则为发送缓冲

2.当数据发送或接收到停止位时，对应TI/RI才会被置1，所以可以用while（！TI）检测此帧数据是否发送完毕，以防止当SBUF中数据还未发送完毕时新的数据将原来的数据覆盖。

3.串口中断时无论RI还是TI被置1，均会产生中断，所以在主函数发送时要将ES关闭，防止进入中断，扰乱串口数据

（PS：当给SBUF赋值时，就相当于发送数据）

4.因单片机构造问题，SBUF只有一字节，也就是8位空间，所以当你使用上述程序发送字符串时只会接收到最后一位。

（有办法解决，前提是要对串口时序有大致了解，感兴趣可以百度或和我探讨）

（附：解决后的串口字符串发送HEX）