詳解單片機基礎(chǔ)理論知識

十余載開發(fā)經(jīng)驗述單片機基礎(chǔ)理論知識

單片機基礎(chǔ)理論知識包括模擬電路、數(shù)字電路和C語言知識，模擬電路與數(shù)字電路屬于抽象學(xué)科，要把這些學(xué)好還得費點功夫，但是在學(xué)習單片機之前，覺得自己模擬電路和數(shù)字電路基礎(chǔ)不好的話，先不要急著入門單片機，首先應(yīng)該先回顧所學(xué)過的模擬電路和數(shù)字電路知識，為學(xué)習單片機奠定堅實基礎(chǔ)，否則，你的單片機學(xué)習之路不僅會很艱難和漫長，意志不堅定還可能半途而廢。

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扎實的電子技術(shù)基礎(chǔ)是學(xué)好單片機的關(guān)鍵，直接影響到你單片機學(xué)習進程的快慢，單片機屬于數(shù)字電路，其概念、術(shù)語、硬件結(jié)構(gòu)和原理都源自數(shù)字電路，如果數(shù)字電路基礎(chǔ)扎實，對復(fù)雜的單片機硬件結(jié)構(gòu)和原理就能很容易理解，能輕松地邁開學(xué)習的第一步，自信心也會隨之樹立起來，一般建議先學(xué)習模擬電路再去學(xué)習數(shù)字電路，扎實的模擬電路基礎(chǔ)不僅讓你容易看懂別人設(shè)計的電路，還能讓你自己設(shè)計的電路更為可靠，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

補充一些單片機串行通信的基礎(chǔ)知識點，硬件層是對電氣特性作了一些規(guī)定，比如232它會對它的接口做一些規(guī)定，接口特性用什么樣子機械的接口用什么樣的標準它都會有一個規(guī)定，包括USB對信號線會有規(guī)定，對它的電氣特性會有規(guī)定，對USB的接口也有一個規(guī)定，用的A型接口還是B型接口，還是type c的接口，接口標準是有嚴格規(guī)定的，有各種各樣的標準來做工作，各種廠商包括用戶都遵循標準來設(shè)計硬件，有的硬件的標準，只是電氣特性的標準，比如485實際上只規(guī)定電氣特性，并沒有對它的接口做規(guī)定，所以做485的時候會有各種各樣的接口，有的可能是用的232的接口，有的是用的網(wǎng)線接口，有的就是用簡單的接線端子。

51單片機是異步串口通信，收發(fā)雙方如何知道什么時候開始發(fā)送數(shù)據(jù)，什么時候開始接收數(shù)據(jù)，TXD和RXD它倆之間沒有一根時鐘信號線來做時鐘的同步，同步傳輸是有一個時鐘信號線，在它的控制下可以做數(shù)據(jù)的傳輸，收發(fā)雙方用的同一個時鐘，所以都可以來監(jiān)控時鐘，知道數(shù)據(jù)什么時候開始發(fā)送，什么時候開始接收，如果是異步串口通信，線上和地線之間出現(xiàn)電平，在做異步串口通信的時候的幀格式，在這根線上要傳出的電平要么就是0V，要么就是5V，如果這根線上出現(xiàn)0V它傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是0，如果是5V它傳輸?shù)臄?shù)據(jù)就是邏輯1。

來做傳輸?shù)臅r候怎么樣來表明現(xiàn)在開始啟動傳輸，現(xiàn)在傳輸完了，異步串口通信信號線上默認在空閑的時候，把它處于高電平，所以在空閑的時候線上永遠呈現(xiàn)的是5V，TXT一端要想發(fā)送數(shù)據(jù)，不管當前發(fā)送的數(shù)據(jù)是1和0，比如要發(fā)送數(shù)據(jù)是1010，低位先發(fā)，高位后發(fā)，B端要發(fā)送數(shù)據(jù)，或者數(shù)據(jù)傳輸開始了，可以在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，在啟動發(fā)送之前先發(fā)送一個起始位，異步串口通信是一幀一幀的字符來傳輸?shù)?，在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，當?shù)臄?shù)據(jù)是八位還是七位，也是由用戶來設(shè)定的。

比如八位的數(shù)據(jù)要想在發(fā)送數(shù)據(jù)之前告訴B端，要開始發(fā)送數(shù)據(jù)，加一個起始位補充一個0代表是起始位，看如果總線上一直是空閑狀態(tài)，B端監(jiān)控這條總線，一旦把它拉成低電平，信號線就會從高電平跳成低電平，B端就能夠發(fā)現(xiàn)，因為在監(jiān)控總線，發(fā)現(xiàn)這根線上從高電平變成低電平就認為要開始一次數(shù)據(jù)傳輸了，收發(fā)雙方會約定好是幾位數(shù)據(jù)位，比如接收這八個數(shù)據(jù)位，接收完發(fā)送完這八個數(shù)據(jù)位之后要把它拉成高電平，使總線繼續(xù)處于空閑，首先發(fā)一個起始位，然后發(fā)一個數(shù)據(jù)位然后再發(fā)一個停止位，最后高電平叫做停止位，一幀數(shù)據(jù)就是包括這么幾個部分，起始位，數(shù)據(jù)位，停止位，奇偶校驗位。

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當總線處于空閑的時候想啟動一次發(fā)送，為使總線處于低電平，B端知道要產(chǎn)生一次數(shù)據(jù)傳輸，接下來就可以發(fā)送數(shù)據(jù)，把它出現(xiàn)在總線上，已經(jīng)知道開始發(fā)送數(shù)據(jù)，緊接著就能夠接收八個數(shù)據(jù)，接收完八個數(shù)據(jù)之后，要補充一個停止位，告訴它這一幀數(shù)據(jù)，這一個字節(jié)的數(shù)據(jù)發(fā)送完了，要想繼續(xù)發(fā)送要重新按照幀格式進行傳送，要發(fā)一個停止位，當B端接收到停止位的時候就知道數(shù)據(jù)已經(jīng)接收完了就可以去做處理，當再次發(fā)送的時候還是照遵循約定，按照起始位數(shù)據(jù)位和停止位來進行發(fā)送，又可以按照剛才的約定來進行接收數(shù)據(jù)。

既然可以解決收發(fā)雙方都知道什么時候開始，什么時候結(jié)束，比如1001再補充一個，發(fā)送的時候會增加一個起始位這一幀數(shù)據(jù)，這牽扯到另外一個概念，叫做波特率的概念，波特率是指的是一秒鐘傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的位數(shù)，一秒鐘傳出多少個位，常用的波特率都知道，在利用單片機串行通信的時候，或者打開計算機的串行口的時候經(jīng)常會看到有波特率，比如300，然600，1200，2400，4800，9600，還有115200等等，各種波特率代表的是一秒鐘傳輸多少個位，比如說9600，就是指一秒鐘要傳輸9600個位，規(guī)定的波特率，波特率就決定了位，位和位之間時間間隔是1/9600秒，一秒鐘要傳出多少個位，在做異步串行通信的時候，因為沒有時鐘信號線，怎么樣來保證傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，收到之后，知道是這么一幀數(shù)據(jù)，它靠的就是波特率，接收完之后再去做處理。

收發(fā)雙方波特率是一致的，所以收發(fā)雙方能夠解析同一個數(shù)據(jù)，不是一個值處理的時候就會出錯，開始的時候，線上處于的是高電平，也是總線空閑當要發(fā)送一個數(shù)據(jù)的時候，首先內(nèi)部肯定有一個電路，能夠把并行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成一個串行的一位一位的數(shù)據(jù)，然后讓它出現(xiàn)在總線上，同時單片機的串行口還可以幫增加硬件的起始位和停止位，實際上的串行口比較簡單，當在發(fā)送一幀數(shù)據(jù)的時候，要發(fā)送一個數(shù)據(jù)對單片機操作，就是把數(shù)據(jù)寫到一個特殊功能進行當中，然后它會通過內(nèi)部的電路把并行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)型轉(zhuǎn)成串行的數(shù)據(jù)，同時增加一個起始位和1個停止位，所以要想發(fā)送1010，要增加一個起始位0，首先把總線拉成低電平就知道要發(fā)送數(shù)據(jù)了，接著就來發(fā)送這么一幀數(shù)據(jù)。

對單片機感興趣的可以查看往期分享內(nèi)容，希望能幫助大家在學(xué)習單片機的路上少走一些彎路，想要入門單片機可以持續(xù)關(guān)注創(chuàng)為單片機編程，，回復(fù)“帶我學(xué)習”查看更多內(nèi)容分享。

審核編輯：湯梓紅