單片機(jī)之間UART通信示意圖分享

單片機(jī)簡介

單片機(jī)是一種集成電路芯片。它采用超大規(guī)模技術(shù)將具有數(shù)據(jù)處理能力的微處理器（CPU）、存儲器（含程序存儲器ROM和數(shù)據(jù)存儲器RAM）、輸入、輸出接口電路（I/O接口）集成在同一塊芯片上，構(gòu)成一個即小巧又很完善的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，在單片機(jī)程序的控制下能準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。所以說，一片單片機(jī)芯片就具有了組成計(jì)算機(jī)的全部功能。

單片機(jī)串口通信有哪些

1、SPI

SPI允許單片機(jī)和外圍設(shè)備或者單片機(jī)之間高速同步數(shù)據(jù)傳輸，SPI可以有主機(jī)和從機(jī)模式之選，通信的主從機(jī)之間通過移位寄存器同時(shí)交換數(shù)據(jù)。目前自己用的以主機(jī)模式居多。SPI需要四線：SS，MISO，MOSI，SCK。

通信過程：在設(shè)置好SPI的工作模式：包括SCK頻率（數(shù)據(jù)傳輸速率），工作速度，主從模式，以及數(shù)據(jù)接收發(fā)送對應(yīng)的時(shí)鐘極性。在主模式下，將SS拉低表示通信的開始，然后通過向SPI數(shù)據(jù)寄存器中寫入一字節(jié)的數(shù)據(jù)后自動啟動時(shí)鐘SCK開始進(jìn)行一次通信，通信完成后會產(chǎn)生相應(yīng)的中斷標(biāo)志，標(biāo)志一個字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送完成。通信完成后將SS腳拉高，表示通信過程已經(jīng)結(jié)束。

注意SS引腳的設(shè)置：當(dāng)設(shè)置為從機(jī)模式時(shí)，SS引腳應(yīng)設(shè)置為輸入，拉低的時(shí)候SPI才能起作用，拉高的話是消極的SPI模式；在主機(jī)模式下，SS引腳可以設(shè)置，一般應(yīng)設(shè)置為輸出，如果設(shè)置為輸入的話應(yīng)保持為高，否則將不能進(jìn)行正常的主機(jī)模式操作。

2、USART

USART的操作比較簡單，主要是設(shè)置波特率，數(shù)據(jù)格式，以及中斷允許位等，值得至于的是其USART IN SPI MODE，在SPI模式下的USART的操作跟SPI操作差不多，主要是Clock的設(shè)置，然后發(fā)送數(shù)據(jù)還是通過USART的中斷進(jìn)行

3、I2C

I2C接口是簡單強(qiáng)大的通信接口，只需要兩根雙向總線（時(shí)鐘和數(shù)據(jù)線），SCL和SDA，即可實(shí)現(xiàn)一個主機(jī)和最多128個從機(jī)進(jìn)行通信。模擬I2C接口的過程：啟動I2C，一般是在SCL為高時(shí)將SDA拉低啟動數(shù)據(jù)發(fā)送，SDA只有在SCL為低時(shí)才能拉高拉低有效，在SCL為高時(shí)拉高拉低SDA只是用于停止啟動I2C通信

兩個單片機(jī)之間UART串口通信

相信很多人都對單片機(jī)與計(jì)算機(jī)或者芯片通信時(shí)，RXD與TXD如何連接比較困惑。因?yàn)樵谝恍╇娐穲D中，有的是直連接法，有的是交叉接法，讓人有點(diǎn)摸不著頭腦。

首先需要明白兩個概念，就是DTE和DCE。DTE是指數(shù)據(jù)終端設(shè)備，典型的DTE就是計(jì)算機(jī)和單片機(jī)。DCE是指數(shù)據(jù)通信設(shè)備，典型的DCE就是MODEM。RS232串口標(biāo)準(zhǔn)中的RXD和TXD都是站在DTE立場上的，而不是DCE。明白了這一點(diǎn)，再講下面的接線方法，就很好理解了。

單片機(jī)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行串口通信時(shí)，單片機(jī)的RXD接計(jì)算機(jī)的TXD，單片機(jī)的TXD接計(jì)算機(jī)的RXD。

（1）使用串口直通線。

設(shè)計(jì)電路時(shí)，單片機(jī)的RXD連接電路板DB9的TXD，單片機(jī)的TXD連接電路板DB9的RXD，具體實(shí)現(xiàn)可在232電平轉(zhuǎn)換芯片處反接。

（2）使用串口交叉線。

設(shè)計(jì)電路時(shí)，因?yàn)榇诰€已做交叉，單片機(jī)的RXD連接電路板DB9的RXD，單片機(jī)的TXD連接電路板DB9的TXD，均直連即可。

這就可以解釋為什么有的電路中使用直連接法，有的電路中使用交叉接法，就是因?yàn)槭褂玫拇诰€不同。

單片機(jī)之間UART通信示意圖分享

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(shí)數(shù)據(jù)的各個位同時(shí)傳送，可以實(shí)現(xiàn)字節(jié)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(shí)進(jìn)行信號輸出，類似于有 8 個車道同時(shí)可以過去 8 輛車一樣，這種形式就是并行的，我們習(xí)慣上還稱 P0、P1、P2 和 P3 為 51 單片機(jī)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(jié)的數(shù)據(jù)要傳輸過去的話，假如低位在前高位在后的話，那發(fā)送方式就是 0-1-1-1-1-1-1-1-1，一位一位的發(fā)送出去的，要發(fā)送 8 次才能發(fā)送完一個字節(jié)。

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(jī)進(jìn)行 UART 串口通信，基本的演示圖如圖 11-1 所示。

圖中，GND 表示單片機(jī)系統(tǒng)電源的參考地，TXD 是串行發(fā)送引腳，RXD 是串行接收引腳。兩個單片機(jī)之間要通信，首先電源基準(zhǔn)得一樣，所以我們要把兩個單片機(jī)的 GND 相互連接起來，然后單片機(jī) 1 的 TXD 引腳接到單片機(jī) 2 的 RXD 引腳上，即此路為單片機(jī) 1 發(fā)送而單片機(jī) 2 接收的通道，單片機(jī) 1 的 RXD 引腳接到單片機(jī) 2 的 TXD 引腳上，即此路為單片機(jī) 2 發(fā)送而單片機(jī) 1 接收的通道。這個示意圖就體現(xiàn)了兩個單片機(jī)相互收發(fā)信息的過程。

當(dāng)單片機(jī) 1 想給單片機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，比如發(fā)送一個 0xE4 這個數(shù)據(jù)，用二進(jìn)制形式表示就是 0b11100100，在 UART 通信過程中，是低位先發(fā)，高位后發(fā)的原則，那么就讓 TXD首先拉低電平，持續(xù)一段時(shí)間，發(fā)送一位 0，然后繼續(xù)拉低，再持續(xù)一段時(shí)間，又發(fā)送了一位 0，然后拉高電平，持續(xù)一段時(shí)間，發(fā)了一位 1??一直到把 8 位二進(jìn)制數(shù)字 0b11100100全部發(fā)送完畢。這里就涉及到了一個問題，就是持續(xù)的這“一段時(shí)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(fā)送二進(jìn)制數(shù)據(jù)位的速率，習(xí)慣上用 baud 表示，即我們發(fā)送一位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的持續(xù)時(shí)間=1/baud。在通信之前，單片機(jī) 1 和單片機(jī) 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(fā)雙方才能正常實(shí)現(xiàn)通信，這一點(diǎn)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(shù)據(jù)什么時(shí)候是起始，什么時(shí)候是結(jié)束呢？

不管是提前接收還是延遲接收，數(shù)據(jù)都會接收錯誤。在 UART 通信的時(shí)候，一個字節(jié)是 8 位，規(guī)定當(dāng)沒有通信信號發(fā)生時(shí)，通信線路保持高電平，當(dāng)要發(fā)送數(shù)據(jù)之前，先發(fā)一位 0 表示起始位，然后發(fā)送 8 位數(shù)據(jù)位，數(shù)據(jù)位是先低后高的順序，數(shù)據(jù)位發(fā)完后再發(fā)一位 1 表示停止位。這樣本來要發(fā)送一個字節(jié)的 8 位數(shù)據(jù)，而實(shí)際上我們一共發(fā)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(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)了，接收到 8 位數(shù)據(jù)位后，然后檢測到停止位，再準(zhǔn)備下一個數(shù)據(jù)的接收。我們圖示看一下，如圖 11-2 所示。

圖 11-2 串口數(shù)據(jù)發(fā)送示意圖，實(shí)際上是一個時(shí)域示意圖，就是信號隨著時(shí)間變化的對應(yīng)關(guān)系。比如在單片機(jī)的發(fā)送引腳上，左邊的是先發(fā)生的，右邊的是后發(fā)生的，數(shù)據(jù)位的切換時(shí)間就是波特率分之一秒，如果能夠理解時(shí)域的概念，后邊很多通信的時(shí)序圖就很容易理解了。