【单片机day03】

UART串口

通用异步收发器，2个串口(1个串口被用于ISP下载程序，1个串口被用于和主机之间的通信)

全双工（两根线TX、RX）、串行、异步

通信方式：

• 单工：
  • 发送方和接收方是固定的，数据只能从发送方  发给  接收方
  • 数据传输通过一根信号线实现
  • 数据传输方向固定
  • 
• 半双工：（I2C）
  • 发送方和接收方不是固定的，通信双方都可发可收
  • 数据传输通过一根信号线，数据的传输方向是双向的
  • 但同一时刻数据传输方向是单一的（A给B发的时候，B只能接收）
  • 
• 全双工：（UART）
  • 通信双方既可作为发送方，也可作为接收方
  • 数据传输通过两根信号线
  • 数据传输方向在任意时刻都是双向的
  • 

数据传输的顺序：

Uart在传输数据时，遵循LSB优先原则(低位先行)，先发低位数据

数据传输的形式：

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

串行传输和并行传输的区别：

• 串行：
  • 传输速率慢(只能通过一根线逐个bit去传输)
  • 硬件成本低，实现简单
  • 传输距离远，抗干扰性好（RS485差分）
• 并行：
  • 传输速率快，可以通过多跟线同时传输多个Bit
  • 硬件成本高，实现复杂
  • 传输距离近，抗干扰性差（理论上30米内，）

串口通信时序：

• 串口通信时，空闲状态为高电平
• 当由高电平变为低电平(发送一个低电平信号)，代表发送了一个起始位，准备开始通信
• 发送数据(通常是8bit，遵循先发数据低位LSB原则)
• 再发送一个Bit的校验位，（奇偶校验）

• 校验

  • 奇偶校验（串口）：

    • 奇 校验：校验位 为1，若数据位中，“1” 的个数加上校验位 “1” 的个数，保持奇数个，代表校验通过（奇校验，奇数个1）。
    • 偶 校验：校验位为0，若数据位中“1”的个数 + 校验位“0”的个数，保持1的个数位偶数个，代表校验通过。（偶校验，偶数个1）
    • 缺点：无法检测 偶数个bit出错的问题
  • 累加和 校验
  • CRC校验（Modbus协议）

串口通信参数：

波特率：

bps(bit per second)，每秒钟传输bit的数量，常见的波特率: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，0，奇校验

同步通信、异步通信

I2C:SCL 时钟线
SPI：SCLK 时钟线
UART：无时钟线 异步

• 同步：
  • 通信的双方有一根共享的时钟线来约定通信的频率(同步发送数据/接收数据)
• 异步：
  • 通信双方没有时钟线进行同步，如Uart:可以通过设置波特率来实现同步(发:2400bps 收:2400bps)

串口寄存器配置：

串口的波特率发生器依赖于定时器1（Timer1）

• 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8位UART模式
  • 将SCON寄存器中REN bit4置1，代表允许串口接收数据
  • SCON寄存器中bit1 TI位，代表串口8位数据发送完毕硬件自动置1，但需要软件清0（用来检测）
  • SCON寄存器bit0 RI位，代表串口8位数据接收完毕硬件自动置1，但需要软件清0  （用来检测）
  • PCON寄存器SMOD bit7位置1，代表波特率加倍

• 定时器寄存器相关配置：

• 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
  • 将定时器初值写入到TL1和TH1
  • 将TCON寄存器中的bit6置1，代表允许定时器1开始计数

• 中断寄存器相关配置：

• IE中断控制寄存器：
  • 将IE寄存器中的bit7 EA位置1，代表CPU能够响应所有中断
  • 将IE寄存器中的bit4 ES位置1，代表允许串口产生中断

定义数组时：xdata char buf[32] = {0xAA, 0xBB,0xCC};

存储在片外RAM中，不加xdata，会存储在片内RAM中（只有256byte）

主从应答：

主从应答就是通信协议里，主机发起请求，从机必须返回确认（ACK/NACK或数据帧），以保证数据传输的可靠性和交互性。

• 主机：拥有对通信绝对控制权，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

主机 -> 从机：

功能码 0000 0001

从机 -> 主机：

功能码：1000 0001   也就是81

bit 7最高位：数据流向位

0：主机 -> 从机

1：从机 -> 主机