怎樣實現MCU之間的UART串口通信
2019/12/17 13:12:10 點擊：1321
通信按照基本類型可以分為并行通信和串行通信。并行通信時數據的各個位同時傳送，可以實現字節為單位通信，但是通信線多占用資源多，成本高。比如我們前邊用到的 P0 = 0xFE;一次給P0的8個IO口分別賦值，同時進行信號輸出，類似于有 8 個車道同時可以過去 8 輛車一樣，這種形式就是并行的，我們習慣上還稱P0、P1、P2和P3為51單片機的4組并行總線。
而串行通信，就如同一條車道，一次只能一輛車過去，如果一個 0xFE 這樣一個字節的數據要傳輸過去的話，假如低位在前高位在后的話，那發送方式就是 0-1-1-1-1-1-1-1-1，一位一位的發送出去的，要發送 8 次才能發送完一個字節。
STC89C52有兩個引腳是專門用來做UART串行通信的，一個是 P3.0 一個是 P3.1，它們還分別有另外的名字叫做 RXD 和 TXD，由它們組成的通信接口就叫做串行接口，簡稱串口。用兩個單片機進行 UART 串口通信，基本的演示圖如圖 11-1 所示。
圖 11-1 單片機之間UART通信示意圖
圖中，GND 表示單片機系統電源的參考地，TXD 是串行發送引腳，RXD 是串行接收引腳。兩個單片機之間要通信，首先電源基準得一樣，所以我們要把兩個單片機的 GND 相互連接起來，然后單片機 1 的 TXD 引腳接到單片機 2 的 RXD 引腳上，即此路為單片機 1 發送而單片機 2 接收的通道，單片機 1 的 RXD 引腳接到單片機 2 的 TXD 引腳上，即此路為單片機 2 發送而單片機 1 接收的通道。這個示意圖就體現了兩個單片機相互收發信息的過程。
當單片機 1 想給單片機 2 發送數據時，比如發送一個 0xE4 這個數據，用二進制形式表示就是 0b11100100，在 UART 通信過程中，是低位先發，高位后發的原則，那么就讓 TXD首先拉低電平，持續一段時間，發送一位 0，然后繼續拉低，再持續一段時間，又發送了一位 0，然后拉高電平，持續一段時間，發了一位 1？？一直到把 8 位二進制數字 0b11100100全部發送完畢。這里就涉及到了一個問題，就是持續的這“一段時間”到底是多久？由此便引入了通信中的一個重要概念——波特率，也叫做比特率。
波特率就是發送二進制數據位的速率，習慣上用 baud 表示，即我們發送一位二進制數據的持續時間=1/baud。在通信之前，單片機 1 和單片機 2 首先都要明確的約定好它們之間的通信波特率，必須保持一致，收發雙方才能正常實現通信，這一點大家一定要記清楚。
約定好速度后，我們還要考慮第二個問題，數據什么時候是起始，什么時候是結束呢？
不管是提前接收還是延遲接收，數據都會接收錯誤。在 UART 通信的時候，一個字節是 8 位，規定當沒有通信信號發生時，通信線路保持高電平，當要發送數據之前，先發一位 0 表示起始位，然后發送 8 位數據位，數據位是先低后高的順序，數據位發完后再發一位 1 表示停止位。這樣本來要發送一個字節的 8 位數據，而實際上我們一共發送了 10 位，多出來的兩位其中一位起始位，一位停止位。而接收方呢，原本一直保持的高電平，一旦檢測到了一位低電平，那就知道了要開始準備接收數據了，接收到 8 位數據位后，然后檢測到停止位，再準備下一個數據的接收。我們圖示看一下，如圖 11-2 所示。
圖中，GND 表示單片機系統電源的參考地，TXD 是串行發送引腳，RXD 是串行接收引腳。兩個單片機之間要通信，首先電源基準得一樣，所以我們要把兩個單片機的 GND 相互連接起來，然后單片機 1 的 TXD 引腳接到單片機 2 的 RXD 引腳上，即此路為單片機 1 發送而單片機 2 接收的通道，單片機 1 的 RXD 引腳接到單片機 2 的 TXD 引腳上，即此路為單片機 2 發送而單片機 1 接收的通道。這個示意圖就體現了兩個單片機相互收發信息的過程。
當單片機 1 想給單片機 2 發送數據時，比如發送一個 0xE4 這個數據，用二進制形式表示就是 0b11100100，在 UART 通信過程中，是低位先發，高位后發的原則，那么就讓 TXD首先拉低電平，持續一段時間，發送一位 0，然后繼續拉低，再持續一段時間，又發送了一位 0，然后拉高電平，持續一段時間，發了一位 1？？一直到把 8 位二進制數字 0b11100100全部發送完畢。這里就涉及到了一個問題，就是持續的這“一段時間”到底是多久？由此便引入了通信中的一個重要概念——波特率，也叫做比特率。
波特率就是發送二進制數據位的速率，習慣上用 baud 表示，即我們發送一位二進制數據的持續時間=1/baud。在通信之前，單片機 1 和單片機 2 首先都要明確的約定好它們之間的通信波特率，必須保持一致，收發雙方才能正常實現通信，這一點大家一定要記清楚。
約定好速度后，我們還要考慮第二個問題，數據什么時候是起始，什么時候是結束呢？
不管是提前接收還是延遲接收，數據都會接收錯誤。在 UART 通信的時候，一個字節是 8 位，規定當沒有通信信號發生時，通信線路保持高電平，當要發送數據之前，先發一位 0 表示起始位，然后發送 8 位數據位，數據位是先低后高的順序，數據位發完后再發一位 1 表示停止位。這樣本來要發送一個字節的 8 位數據，而實際上我們一共發送了 10 位，多出來的兩位其中一位起始位，一位停止位。而接收方呢，原本一直保持的高電平，一旦檢測到了一位低電平，那就知道了要開始準備接收數據了，接收到 8 位數據位后，然后檢測到停止位，再準備下一個數據的接收。我們圖示看一下，如圖 11-2 所示。
圖 11-2 串口數據發送示意圖
圖 11-2 串口數據發送示意圖，實際上是一個時域示意圖，就是信號隨著時間變化的對應關系。比如在單片機的發送引腳上，左邊的是先發生的，右邊的是后發生的，數據位的切換時間就是波特率分之一秒，如果能夠理解時域的概念，后邊很多通信的時序圖就很容易理解了。
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