【单片机入门】UART 串行异步通信核心考点梳理

51单片机 UART串口通信 核心知识点总结

标签：#51单片机 #UART #串口通信 #嵌入式 #STC89C52

一、UART基础概念

UART：通用异步收发器（串行异步收发器） 作用：实现单片机 ↔ 单片机、单片机 ↔ 其他主控之间的数据通信。

1. 硬件引脚

UART通信最少需要3根线：

1. RXD：接收数据线（接收对方发来的数据）
2. TXD：发送数据线（向外发送数据）
3. GND：共地。

   ✅ 重点：必须共地！串口传输是电压差值信号，通信双方基准地电压要保持一致，否则通信出错。

2. 两种硬件接线方式

1. 点对点设备通信（单片机 ↔ 单片机） 交叉接线：设备1.TXD → 设备2.RXD；设备1.RXD → 设备2.TXD；GND直连。

   发送端接对方接收端，TXD和RXD必须交叉！

2. 单片机 ↔ PC电脑通信 单片机TTL电平串口 → CH340芯片（USB转串口模块）→ PC的USB口。 CH340负责把单片机的TTL串口信号转换成USB信号，电脑识别为虚拟串口。

二、串口传输参数

1. 波特率：串口传输速率，单位bps，代表每秒传输多少bit。 常用波特率：2400、4800、9600、115200。

   ⚠️ 通信双方波特率必须完全一致，否则乱码。

2. 三大特性
   • 串行：数据按字节逐位发送，先发最低位LSB，后发最高位MSB
   • 异步：通信两端使用各自独立时钟，只预先约定波特率。时钟存在微小偏差，波特率误差大容易通信误码。
   • 全双工：TX、RX两根独立线路，收发可以同时进行。

三、串口通信帧时序（发送1字节）

一帧数据组成： 1位起始位 + 8位数据位 + 【可选】1位奇偶校验位 + 1位停止位

51模式1默认：无校验位，也就是 起始位 + 8bit数据 + 停止位。 空闲时总线为高电平；起始位拉低，标志一帧开始；停止位拉高，代表一帧结束。

四、波特率计算公式（51单片机，模式1、模式3）

[ \text{波特率}= \frac{2^{\text{SMOD}}}{32} \times \text{定时器T1溢出率} ]

• SMOD：PCON寄存器最高位，SMOD=0波特率不倍频；SMOD=1波特率加倍
• 定时器1溢出率：定时器每秒溢出多少次
  • 12T模式：$\text{溢出率}= \frac{\text{SYSclk}}{12\times(256-\text{TH1})}$
  • 6T模式：$\text{溢出率}= \frac{\text{SYSclk}}{6\times(256-\text{TH1})}$

    TH1：定时器T1高8位初值，用于8位自动重装模式。

五、串口发送流程（查询方式）

1. 设置串口工作模式为模式1（8位数据，无奇偶校验）
2. 设置波特率倍频位SMOD
3. 根据目标波特率，计算TH1初值
4. 配置定时器T1：
   • T1设置为8位自动重装模式
   • 写入TH1初值
   • 开启定时器T1，启动计时
5. 向SBUF写入待发送字节，硬件自动开始发送
6. 等待TI发送完成标志置1；软件手动清零TI（硬件置1，不会自动清0！）

六、串口接收流程（中断方式，常用）

1. 设置串口工作模式为模式1（8位数据，无奇偶校验）
2. 打开串口接收允许位REN
3. 设置SMOD波特率倍频
4. 计算TH1初值，配置波特率
5. 配置定时器T1：8位自动重装，装载TH1初值，开启T1
6. 编写串口中断服务函数
7. 打开串口中断总开关、EA总中断
8. 等待接收中断触发；收到数据存入SBUF，RI标志置1，需要软件手动清零RI

七、高频考点总结

1. TXD、RXD交叉相连，GND必须共地
2. 异步串口双方波特率必须一致
3. TI（发送中断标志）、RI（接收中断标志）硬件置1，软件清零
4. 模式1：8bit数据，常用，波特率由T1定时器控制
5. CH340作用：TTL串口 ↔ USB协议转换，实现单片机和电脑通信
6. 全双工：收发独立，可同时收发；异步：没有共用时钟，靠起始位同步

---

CSDN文章推荐开头（直接复制）

本文整理51单片机UART串口通信核心原理、硬件接线、时序、波特率计算、收发流程，适合单片机入门复习、期末备考。串口是嵌入式最基础的通信接口，掌握UART原理是学习I2C、SPI等通信协议的基础。

转载自 CSDN-专业IT技术社区

原文链接：https://blog.csdn.net/2601_96618230/article/details/165124694