51单片机——UART
一、UART
1.UART概念：
- Unversial Aysnc Recevier Transmitter，通用异步收发器，与外界设备进行异步信方式
- 硬件电路中的接口，UART有一套自己通信的规则，协议
- 异步、全双工、串行通信协议
2.UART接线方式：
- VCC：接电源正极
- GND：接地
- RXD：数据接收线
- TXD：数据发送线
3.通信方式：
- 单工
- 通信时，数据接收方和发送方是固定的
- 数据传输时，通过一根数据线进行传输
- 数据传输的方向是单一的
- 半双工
- 通信双方既可以作为数据的发送方，也可以作为数据接收方
- 数据传输时，通过一根数据线进行传输
- 数据传输的方向可以是双向的，但在同一时刻传输的方向必须是单向的（A
- 给B发的时候，B不能给A发。B给A发的时候，A也不能给B发）
- 全双工
- 通信双方既可以作为数据的发送方，也可以作为数据接收方
- 数据传输时，通过两根数据线进行传输
- 数据传输的方向在任意时刻都是双向的（数据的收发可以同时进行）
二、UART发送方式
1.UART发送数据顺序
遵循LSB优先原则，低位先行
2.数据传输形式
- 串行
- 通过一根数据线将多个bit按照先后次序，逐个bit逐个bit发送
- 传输速率慢
- 硬件成本低
- 传输距离远，抗干扰性好
- 并行
- 通过多根数据线将多个bit同时发送
- 传输速率快
- 硬件成本高
- 传输距离近，抗干扰性差（距离增加后会造成多根数据线的信号偏移，会
- 受到电磁波的干扰，会出现一些误差）
3.串行通信的时序图
4.奇偶校验
不足：无法判断偶数个bit出错的问题
奇校验：
奇校验的校验位为'1'，若数据位中'1'的个数加上校验位的'1'，保持'1‘的总
个数是奇数个，代表奇校验通过
偶校验：
偶校验的校验位为'0'，若数据位中'1'的个数加上校验位的'0'，保持'1'的总
个数是偶数个，代表偶校验通过
无校验：
不需要校验位
5.串口通信参数（波特率 数据位 校验位 停止位）
| 串口参数组合 | 波特率 | 数据位 | 校验位 | 停止位 |
|---|---|---|---|---|
| 9600 8 N 1 | 9600 | 8 | 无校验（N） | 1 |
| 2400 8 E 1 | 2400 | 8 | 偶校验（E） | 1 |
| 115200 8 O 1 | 115200 | 8 | 奇校验（O） | 1 |
6.同步与异步的区别
| 对比维度 | 同步通信 | 异步通信 |
|---|---|---|
| 时钟线情况 | 存在独立时钟线 | 无独立时钟线 |
| 同步方式 | 依赖时钟线统一通信频率 | 依赖数据帧的起始 / 停止位、波特率约定 |
| 传输效率 | 高（无额外同步位开销） | 较低（包含起始 / 停止位等开销） |
| 硬件复杂度 | 较高（需时钟线及同步逻辑） | 较低（仅需数据线） |
| 数据帧结构 | 通常为连续数据流（无额外同步位） | 以帧为单位，包含起始位、数据位、校验位、停止位 |
| 使用场景 | 高速、长距离（如 SPI、I2C） | 低速、短距离（如 UART 串口） |
三、串口相关寄存器配置
1.SCON寄存器
- 将SCON寄存器中的bit6和bit7清0
- 再将SCON寄存器中的bit6置1，代表串口工作在8位UART，波特率可变模式
- 将SCON寄存器中的REN位置1，代表允许串口接收数据
- TI位，用来查询8位数据是否发送完毕，发送完毕后会自动置1；必须用软件清0
- RI位，用来查询8位数据是否接收完毕，接收完毕后会自动置1；必须用软件清0
2.PCON寄存器
- 将PCON寄存器中的，SMOD位置1，波特率翻倍
- 将PCON寄存器中的，SMOD0位清0，代表通过SCON寄存器中的SM0和SM1这两个位共同指定串口
波特率 定时器初值(定时器1 8位自动重装)计算：
工作模式：
TCON寄存器：
IE寄存器
四、主机和从机
主机：主机拥有对通信的绝对控制权，通信都是由主机发起
从机：从机不能直接发起通信，根据主机下发的指令完成对应的控制，并回复给主机应答