【串行通信基础】
串行通信是电子技术中一种常用的数据传输方式,尤其在单片机应用中,它能够高效地实现设备间的通信。在单片机系统中,串行通信通常采用两种标准:RS-232和RS-485。RS-232是最古老的串行通信标准之一,于1969年发布,主要用于点对点的短距离通信,支持的波特率范围为0~20bps。RS-485则更适合多点通信,具有更高的抗干扰能力和更长的传输距离。
【UART(通用异步收发传输器)】
UART是单片机内部集成的硬件模块,用于实现串行数据的发送和接收。在UART中,数据以比特为单位,按顺序传输。数据格式通常包含起始位、数据位、奇偶校验位(可选)和停止位。UART工作在异步模式下,即通信双方无需精确同步时钟,而是通过约定的波特率来同步数据传输。
【MAX232芯片】
在RS-232通信中,由于其规定的逻辑电平与TTL电平不兼容,需要使用转换芯片如MAX232进行电平转换。MAX232能够将TTL电平转换为RS-232所需的负电压电平,以确保数据能正确传输。
【串行口控制寄存器SCON】
SCON是单片机中的串行口控制和状态寄存器,包含了多种控制位。例如,SM0和SM1用于设定串行口的工作模式,SM2则在多机通信中作为第九位接收的控制位。REN允许或禁止串行口接收数据,而TI和RI分别是发送和接收中断标志,需在完成传输或接收后通过软件清除。
【波特率设定】
在使用串行口前,需要进行初始化设定,包括波特率的选择。常见的波特率有110、300、600、1200、4800、9600和19200等,它们与单片机的晶振频率有关。例如,如果使用6MHz的晶振,可以通过设定定时器1的初值来实现特定的波特率。
【初始化步骤】
初始化串行口通常包括以下步骤:
1. 设置定时器1的工作模式,通过编程TMOD寄存器。
2. 计算并装载定时器1的初值(TH1和TL1),以生成合适的波特率。
3. 启动定时器1,通过编程TCON寄存器中的TR1位。
4. 设定串行口的工作模式和控制位,通过编程SCON寄存器。
5. 若使用中断方式,还需开启CPU和源中断,通过编程IE寄存器。
【应用实例】
单机通信和多机通信是串行通信的基本应用场景。例如,在一个项目中,可能需要一个单片机发送字符串给另一个单片机,或者与PC机进行数据交换。通过编程,可以实现单片机与单片机之间以及单片机与PC机之间的字符交互,如将键盘输入的数字或字母显示在PC机屏幕上,或将PC机输入的字符显示在实验机的数码管上。
串行通信在单片机系统中扮演着至关重要的角色,无论是简单的单机通信还是复杂的多机网络,都需要对串行通信有深入的理解和熟练的编程技巧。通过RS-232和RS-485接口,以及UART和相关控制寄存器的设置,可以构建灵活、可靠的通信链路。