串口基本认知
- 是设备间接线通信的一种方式
- 数据一位一位地顺序传送
- 双向通信，全双工
- 传送速度相对较慢
串口关于电器标准和协议
RS-232
也称为标准串口，最常用的一种串行通讯接口，比如我们电脑主机的9针串口，最高速率是20kb/s，RS-232是为点对点设计的，最长传输距离为15m，适合本地设备之间的通信。
支持点对点的双向通信，最大传输距离为1219米，最大传输速率为10Mb/s。
是从RS-422基础上发展而来的，无论四线还是二线连接方式总线上可多接32个设备。
串口的电平
怎么理解异步通信？
由于单片机和电脑，不同设备的频率和配置不同，因此CPU运行速度不同，所以各自使用各自的时钟来相互配合。
RS232电平和TTL电平有什么区别？
对于RS232，逻辑1是 -3 ~ -15V的电压，逻辑0是 3 ~ 15V 的电压。
而TTL电平是Transistor-Transistor Logic，即晶体管-晶体管逻辑的简称，TTL电平信号应用广泛，是因为其数据表示采用二进制规定，+5v等价于逻辑1，0v等价于逻辑0。 在数字电路中，由TTL电子元器件组成电路的电平是个电压范围，规定：
输出高电平>=2.4V，输出低电平<=0.4V;
输入高电平>=2.0V，输入低电平<=0.8V;
串口通信
- RXD：数据输入引脚，数据接受；STC89系列对应P3.0口
- TXD：数据发送引脚，数据发送；STC89系列对应P3.1口
- 接线方式
笔记本电脑通过TTL电平和单片机通讯：TX发送线（端口）；RX接受线（端口），并使用CH340进行USB转TTL。
串口编程要素
串口的结构如下图所示，
通过定时器T1计时，由T1产生溢出率，作为波特率发生器。
-
两个数据缓冲器，SBUF。分别是发送数据的发送寄存器，读取数据的接收寄存器。
串口写入时，写入的是发送寄存器，即数据向发送寄存器SBUF写入。
向串口读时，读出的是接收寄存器，即数据由接收寄存器SBUF读出。 -
定时器1产生波特率， 串口一般使用定时器1，模式2，八位自动重装模式，来产生溢出率，从而产生波特率。而且在配置定时器相关的寄存器时不用配置定时器中断，只是使用定时器1来产生波特率的功能。
-
移位寄存器，在接受控制器的控制下，将输入的数据逐位移入接收SBUF。
-
串行控制寄存器SCON，SCON的功能是控制串行通信口的工作方式以及工作的状态。
-
输入 / 输出数据缓冲器都叫做 SBUF , 都用 99H 地址码，但是是两个独立的 8 位寄存器代码体现为：
- 想要接收数据 char data = SBUF(将缓存器的值读取到data，即单片机读取SBUF的数据存入到data中)
- 想要发送数据 SBUF = data (将data的值写入缓存器，即单片机发送data到SBUF中）
再次回忆UART的概念，”由于单片机和电脑，不同设备的频率和配置不同，因此CPU运行速度不同，所以各自使用各自的时钟来相互配合。” 所以双方需要约定通讯速度，这个速度就叫做波特率，对于电脑来说，别人做好了软件，鼠标点点就能配置好，而单片机的波特率则需要自己写代码。
对于电脑来说，需要点击配置的东西是：
所以在代码中，我们也需要配置波特率，校验位，停止位。那在代码中的这些如何进行设置？答案还是，和设置定时器模式一样，要操控寄存器。 而且，也和定时器一样，代码也可以从stc-isp助手里面得到： 注意！这里的波特率设置应该和之前电脑设置的波特率
串行通信口的控制寄存器
1 串行控制寄存器SCON
SCON寄存器用来控制串行通信的工作方式及反映串行口的工作状态。SCON的地址是98H,可位寻址。如下图所示。
通过配置SCON寄存器来对串行通信的工作模式进行控制。
说说几个常用的位
- SM0和SM1，组合确定串行口的模式，不同的模式下波特率不同，功能也不同，下面会详细介绍不同模式下的波特率该如何计算。
- REN,允许/禁止串行接收控制位。 由软件置位REN,即REN=1为允许串行接收状态,可启动串行口接收数据。
- TI,发送中断请求标志位。主机通过串行口发送数据发送完成后，TI会置1，向串口申请中断，如果TI为1 就表示SUBF的数据已经发送完成了，要手动将TI位清零。(即SBUF=Data)
- RI,接收中断请求标志位。从机接收到主机通过串行口接收到的数据后，RI会置1，即会串口申请中断，如果RI为1 就表示数据已经通过SBUF读取完成了，要手动将RI位清零。(即Data=SBUF)
2 电源控制寄存器PCON
这里我们只需要知道SMOD是啥就可以了。
- SMOD位，就是波特率是否加倍，若SMOD=0,波特率不变。SMOD=1，波特率加倍。SMOD默认为0。
3 配置寄存器
配置SCON寄存器
上图就是SCON寄存器的位图，下面以串口通信的模式1来举例。
模式1，那么SM0和SM1就要配置成 0 1，注意这里SM0和SM1决定串口通信的模式
REN，可置1，置1就是允许串行通信口接收数据，当不需要接收数据的时候可以置0。
后面的几位直接不看，一般用不到
TI和RI,也默认为0，当接收数据或发送数据的时候，会由硬件置1，继而触发中断，这时要由软件置1。
这样SCON寄存器就配置好了。
这样我的SCON配置如下
SCON=0x40; //方式1 REN置0 禁止数据接收的控制位 0100 0000
SCON=0x50; //方式1 REN置1 允许数据接收的控制位 0101 0000配置PCON寄存器
我们只需要明确一点，我的波特率是否需要加倍，如果加倍，那么PCON的第一位SMOD就要置
这样我的PCON就配置好了，如加倍（不倍速可以不写）
PCON &= 0x8F; //波特率加倍
1.代码实现单片机向电脑发送一个字符
#include "reg52.h"
#include "intrins.h" //这个库加了，delay函数里面的nop()才不会报错
sbit led1 = P3^7;//根据原理图（电路图），设备变量led1指向P3组IO口的第7口
sbit led2 = P3^6;//根据原理图（电路图），设备变量led2指向P3组IO口的第6口
sfr AUXR = 0x8E;//配置了这句话，才可以在UART的初始化里写AUXR寄存器，原因见STC89系列的手册
void Delay1000ms() //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j, k;
_nop_();
i = 8;
j = 1;
k = 243;
do
{
do
{
while (--k);
} while (--j);
} while (--i);
}
void UartInit() //9600bps@11.0592MHz
{
PCON &= 0x7F; //波特率不倍速
SCON = 0x50; //8位数据,可变波特率 0101 0000
AUXR &= 0xBF; //定时器1时钟12T模式
AUXR &= 0xFE; //串口1选择定时器1为波特率发生器
TMOD &= 0x0F; //设置定时器1模式
TMOD |= 0x20; //设置定时器1为8位自动重装方式
TL1 = 0xFD; //设置定时初始值
TH1 = 0xFD; //设置定时重载值
ET1 = 0; //禁止定时器1中断
TR1 = 1; //启动定时器1
}
void main()
{
char data_msg = 'a';
//配置C51串口通信发送方式
UartInit();
while(1){
Delay1000ms();
//往发送缓冲器写入数据，就完成数据的发送
SBUF = data_msg;
}
}实现效果1 
2.代码实现单片机向电脑发送字符串
在SCON寄存器中，BIT1为TI：
即，每发送一个BYTE（一个char变量的大小），TI就会被硬件置1，根据这个，我们可以编写使串口打印字符串：
#include "reg52.h"
sbit led1 = P3^7;//根据原理图（电路图），设备变量led1指向P3组IO口的第7口
sbit led2 = P3^6;//根据原理图（电路图），设备变量led2指向P3组IO口的第6口
/*
void UartInit(void) //9600bps@11.0592MHz
{
PCON &= 0x7F; //波特率不倍速 SMOD在PCON里
SCON = 0x50; //8位数据,可变波特率
AUXR &= 0xBF; //定时器时钟12T模式
AUXR &= 0xFE; //串口1选择定时器1为波特率发生器
TMOD &= 0x0F; //设置定时器模式
TMOD |= 0x20; //设置定时器模式
TL1 = 0xFD; //设置定时初始值
TH1 = 0xFD; //设置定时重载值
ET1 = 0; //禁止定时器中断
TR1 = 1; //定时器1开始计时
}
*/
void Delay1000ms() //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j, k;
i = 8;
j = 1;
k = 243;
do
{
do
{
while (--k);
} while (--j);
} while (--i);
}
void UartInit() //9600bps@11.0592MHz
{
SCON = 0x40; //配置串口工作方式1，REN不使能接收
//配置定时器1,工作方式为8位自动重载
TMOD &= 0x0f;//
TMOD |= 0x20;
TH1 = 0xFD;
TL1 = 0xFD; //9600波特率的初值
TR1 = 1;//启动定时器
}
void Send_byte(char data_msg)
{
SBUF = data_msg;//往发送缓冲器里写入数据，就完成了数据的发送
while(!TI);//在请求中断时，TI= 1，既！TI=0，等待数据的发送完成；响应中断结束后TI = 0，既！TI = 1，将TI清零
TI = 0;
}
void Send_string(char* str)
{
while(*str != '\0')
{
Send_byte(*str);
str++;
}
}
void main()
{
char data_msg = 'a';
//配置C51串口通信发送方式
UartInit();
while(1){
Delay1000ms();
//往发送缓冲器写入数据，就完成数据的发送
Send_string("wdnmd\t");
}
}效果实现
3.代码实现使用串口点亮单片机LED
在SCON寄存器中，BIT0为RI：
即收到数据后，RI位会由硬件置1
我们需要如何接收数据呢？
设置阻塞检测接收的数据？此方法会影响程序的进程，一般不使用
还是中断？
查询手册可知，使用中断的方式接收指令可以使得响应没有延时。
所以，打开UART中断需要打开ES和EA！
下方代码块为中断服务子函数模块
// 串口中断函数模板 void Uart_Routine() interrupt 4 { if(RI==1) { RI=0; } if(TI==1) { TI=0; } }
#include "reg52.h"
sbit D5 = P3^7;//根据原理图（电路图），设备变量led1指向P3组IO口的第7口
sbit led2 = P3^6;//根据原理图（电路图），设备变量led2指向P3组IO口的第6口
/*
void UartInit(void) //9600bps@11.0592MHz
{
PCON &= 0x7F; //波特率不倍速 SMOD在PCON里
SCON = 0x50; //8位数据,可变波特率
AUXR &= 0xBF; //定时器时钟12T模式
AUXR &= 0xFE; //串口1选择定时器1为波特率发生器
TMOD &= 0x0F; //设置定时器模式
TMOD |= 0x20; //设置定时器模式
TL1 = 0xFD; //设置定时初始值
TH1 = 0xFD; //设置定时重载值
ET1 = 0; //禁止定时器中断
TR1 = 1; //定时器1开始计时
}
*/
void Delay1000ms() //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j, k;
i = 8;
j = 1;
k = 243;
do
{
do
{
while (--k);
} while (--j);
} while (--i);
}
void UartInit() //9600bps@11.0592MHz
{
SCON = 0x50; //配置串口工作方式1，REN使能接收
//配置定时器1,工作方式为8位自动重载
TMOD &= 0x0f;//
TMOD |= 0x20;
TH1 = 0xFD;
TL1 = 0xFD; //9600波特率的初值
TR1 = 1;//启动定时器
}
void Send_byte(char data_msg)
{
SBUF = data_msg;
while(!TI);//在请求中断时，TI= 1，既！TI=0，等待数据的发送完成；响应中断结束后TI = 0，既！TI = 1，将TI清零
TI = 0;
}
void Send_string(char* str)
{
while(*str != '\0')
{
Send_byte(*str);
str++;
}
}
void main()
{
char data_msg = 'a';
char cmd;
D5 = 1;
//配置C51串口通信发送方式
UartInit();
while(1){
Delay1000ms();
//往发送缓冲器写入数据，就完成数据的发送
Send_string("wdnmd\t");
//怎么知道收到数据，查询RI的值，如果RT是1（收到数据后由硬件置一）
//非中断触发
/*if(RI == 1) //RI = 1时数据接收完毕
{
RI = 0;//软件复位
cmd = SBUF; //从SBUF里面读发来的数据
if(cmd == 'o')
{
D5 = 0;//点亮D5
}
if(cmd == 'c')
{
D5 = 1;//熄灭D5
}
}*/
}
}
//中断触发
void Uart_Handler() interrupt 4
{
if(RI)//中断处理函数中，对于接收中断的响应
{
RI = 0;//清除接收中断标志位
cmd = SBUF;
if(cmd == '1')
{
D5 = 0;//点亮D5
}
if(cmd == '0')
{
D5 = 1;//熄灭D5
}
}
if(TI)
{
}
}这次试验就很好的体现了串口的"全双工“，即可以不断同时的发送和接收数据。
同时注意，在”发送缓冲区”中选择文本模式后要注意，在文本模式下输入的任何东西都会被认为字符，如果输入1，则为字符1，对应ASCII码中是数字49！！！
4.代码实现使用串口点亮单片机LED
以上的代码实现的是接收字符来点亮LED，如果是想要使用字符串来控制点亮LED，需要修改代码：
#include "reg52.h"
#include <string.h>
#define SIZE 12
sbit D5 = P3^7;//根据原理图（电路图），设备变量led1指向P3组IO口的第7口
sbit led2 = P3^6;//根据原理图（电路图），设备变量led2指向P3组IO口的第6口
char cmd[12];
/*
void UartInit(void) //9600bps@11.0592MHz
{
PCON &= 0x7F; //波特率不倍速 SMOD在PCON里
SCON = 0x50; //8位数据,可变波特率
AUXR &= 0xBF; //定时器时钟12T模式
AUXR &= 0xFE; //串口1选择定时器1为波特率发生器
TMOD &= 0x0F; //设置定时器模式
TMOD |= 0x20; //设置定时器模式
TL1 = 0xFD; //设置定时初始值
TH1 = 0xFD; //设置定时重载值
ET1 = 0; //禁止定时器中断
TR1 = 1; //定时器1开始计时
}
*/
void Delay1000ms() //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j, k;
i = 8;
j = 1;
k = 243;
do
{
do
{
while (--k);
} while (--j);
} while (--i);
}
void UartInit() //9600bps@11.0592MHz
{
SCON = 0x50; //配置串口工作方式1，REN使能接收
//配置定时器1,工作方式为8位自动重载
TMOD &= 0x0f;//
TMOD |= 0x20;
TH1 = 0xFD;
TL1 = 0xFD; //9600波特率的初值
TR1 = 1;//启动定时器
ES = 1;//开启串口中断
EA = 1;//开启总中断
}
//TI 发送请求中断标志位，是指单片机向电脑发送
//RI 接收请求中断标志位，是指单片机接收电脑的消息
void Send_byte(char data_msg)
{
SBUF = data_msg;
while(!TI);//在请求中断时，TI= 1，既！TI=0，等待数据的发送完成；响应中断结束后TI = 0，既！TI = 1，将TI清零
TI = 0;
}
void Send_string(char* str)
{
while(*str != '\0')
{
Send_byte(*str);
str++;
}
}
void main()
{
char data_msg = 'a';
D5 = 1;
//配置C51串口通信发送方式
UartInit();
while(1){
Delay1000ms();
//往发送缓冲器写入数据，就完成数据的发送
Send_string("wdnmd\t");
//怎么知道收到数据，查询RI的值，如果RT是1（收到数据后由硬件置一）
}
}
void Uart_Handler() interrupt 4
{
static int i = 0;//静态变量，被初始化一次 避免每次发生中断i都会清0
if(RI)//中断处理函数中，对于接收中断的响应 //如果是RI引起的中断
{
RI = 0;//清除接收中断标志位，软件复位
cmd[i] = SBUF;
i++;
if(i == SIZE)
{
i = 0;
}
if(strstr(cmd,"open\r\n"))
{
D5 = 0;//点亮D5
i = 0;
memset(cmd,'\0',SIZE);
}
if(strstr(cmd,"close\r\n"))
{
D5 = 1;//熄灭D5
i = 0;
memset(cmd,'\0',SIZE);
}
}
if(TI)
{
}
}如此一来，在串口中输入"open“加上换行键，再按下发送数据就可以点灯；同样输入”close"加上换行键，再按下发送数据就可以关灯。
使用蓝牙模块HC08进行串口通讯
注意！蓝牙的RXD要和串口的TXD相连，同理，蓝牙的TXD要和串口的RXD相连。使用上左图的蓝牙模块（内置波特率9600，正好可以对应）再使用右图扫码小程序，搜索“HC08"即可连接成功！
注意！在串口中，是检测换行符结束字符串的
'\r’是回车，前者使光标到行首
'\n’是换行，后者使光标下移一格Unix系统里，每行结尾只有“<换行>”，即“\n”；
Windows系统里面，每行结尾是“<回车><换行>”，即“\r\n”；
Mac系统里，每行结尾是“<回车>”,即“\r
以下来自ChatGPT的解答：
串口通信中，有时需要在发送的数据后面加上\r\n（回车换行符），这主要是为了满足接收端或显示设备的特定要求，确保数据能够被正确解析和显示。
具体来说，\r（回车符）的作用是使光标移动到当前行的最前面，而\n（换行符）的作用则是将光标移动到下一行的当前位置。因此，\r\n组合起来，可以实现光标跳到下一行的开始位置，从而实现数据的换行显示。
在串口通信中，如果接收端或显示设备需要按照特定的格式来解析和显示数据，那么就需要在发送的数据后面加上相应的控制符。例如，在某些情况下，接收端可能期望每接收完一行数据后进行一些处理，或者显示设备可能需要在每行数据的末尾换行以显示新的数据。在这些情况下，就需要在发送的数据后面加上\r\n来实现换行。
需要注意的是，不是所有的串口通信都需要加\r\n。是否添加以及添加的方式（是\r\n、\n还是其他控制符）取决于具体的通信协议和接收端或显示设备的要求。因此，在进行串口通信时，需要根据实际情况来确定是否需要添加\r\n以及其他控制符。
