学习嵌入式第四十六天

UART

1.概念

• UART：Universal Asynchronous Receiver Transmitter，通用异步收发器， 51单片机拥有两个串口，一个被用于ISP下载程序，另一个被用于和主机之间的通信（全双工串行异步）

2.通信方式

• 单工：发送发和接收方固定，数据只能从发送方发给接收方，通过一根信号线实现，因此传输方向呈现单一性
• 半双工：通信双方既可以作为发送方也可以作为接收方，通过一根信号线实现，传输方向可以是双向的，但同一时刻传输方向呈现单一性
• 全双工（UART）：通信双方既可以作为发送方也可以作为接收方，通过两根信号线实现，传输方向在任意时刻都是双向的

3.数据传输

1.数据传输顺序

• UART在数据传输时，遵循LSB优先原则（低位先传）

2.数据传输形式

• 串行：通过一根信号线传输数据，按照先后次序逐个bit发送数据
• 并行：同时多根信号线同时传输数据

3.串行并行的区别

• 串行：传输速率慢，硬件成本低，实现简单，传输距离远，抗干扰性好（RS485）
• 并行：传输速率快，硬件成本高，实现复杂，传输距离近，抗干扰性差

4.串口通信时序

1. 串口通信时，空闲时为高电平
2. 当由高电平变为低电平，代表发送一个起始位，准备开始通信
3. 发送数据
4. 再发送一个bit的校验位（奇偶校验）
5. 再发送一个bit的停止位，代表这一次串口通信结束

4.奇偶校验

• 问题：无法检测偶数个bit出错

• 奇校验：校验位为“1”，若数据位中的“1”的个数加上校验位“1”的个数保持奇数个，代表校验通过

• 偶校验：校验位为“0”，若数据位中的“1”的个数加上校验位“0”的个数保持奇数个，代表校验通过

5.串口通信参数

• 波特率：bps，bit per second，每秒传输bit的数量，常见波特率：2400，4800，9600，115200
• 数据位：8，串口传输通常8bit数据位传输
• 停止位：1，1bit停止位
• 校验位：
  • None，N，无校验
  • Even，E，偶校验
  • Odd，O，奇校验

6.串口寄存器配置

1. SCON/PCON串口控制寄存器

   PCON寄存器中的bit6置0代表通过SCON寄存器中的SM0和SM1两位指定串口工作方式

   • 将SCON寄存器中的bit6和bit7清0
   • 将SCON寄存器中的SM1（bit6）置1，SM0（bit7）清0，代表串口工作在8位UART模式
   • 将SCON寄存器中的REN（bit4）置1，代表允许串口接收数据
   • SCON寄存器中的T1（bit1）位，代表串口8位数据发送完毕硬件自动置1，但需软件清0
   • SCON寄存器中的R1（bit0）位，代表串口8位数据发送完毕硬件自动置1，但需软件清0
   • PCON寄存器SMOD（bit7）置1，代表波特率加倍

2. 定时器相关配置

   TMOD定时器模式选择寄存器

   • 将TMOD寄存器中的高四位清0（定时器1）
   • 将TMOD寄存器中的bit5置1，bit4清0，代表定时器1工作在8位自动重装载模式
   • 将定时器初值写入TH1和TL1
   • 将TCON寄存器中的bit6置1，代表允许定时器1开始计数

3. 中断寄存器相关配置

   IE中断控制寄存器

   • 将IE寄存器中的EA（bit7）置1，代表CPU能相应所有中断
   • 将IE寄存器中的ES（bit4）置1，代表串口允许中断

7.主从应答

• 主机：拥有对通信的绝对控制权，通信都是由主机发起
• 从机：无法直接发起通信，只能根据主机下发的指令完成对应操作

代表串口允许中断

7.主从应答

• 主机：拥有对通信的绝对控制权，通信都是由主机发起
• 从机：无法直接发起通信，只能根据主机下发的指令完成对应操作