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  • 教你如何在51单片机上模拟串口通信!!!

    我们可以不使用单片机本身带有的串口,而自己用程序去模拟一个串口并达到和本身的串口具有同样的功能,

    首先,我们需要用到CH340串口模块,大家可以上某宝自行购买。

    正面:

    反面:

    然后我们需要了解一下这串口模块上的引脚:

    5V  :与VCC短路为5V TLL输出(电源和信号输出都是5V

    VCC:可以与3.3V5V用跳帽连接

    3.3V:与VCC短路为3.3V TLL输出(电源和信号输出都是3.3V

    TXD:发送数据端口(与单片机上的接收引脚用杜邦线连接)

    RXD:接收数据端口(与单片机上的发送引脚用杜邦线连接)

    GND:地线

     

    因为我是有另外一条串口提供了51单片机的电源,所以就没连接5V和VCC,只与单片机连发送、接收和地端口。

    现在,让我们一起了解一下串口通信协议是怎样的

    我们可以将该协议分成三部分

    一、            起始信号

    二、            数据位

    三、            结束信号

     

    首先,串口主要有发送和接受两个主要功能,

    发送

    比如说我们需要发送一个0X48的十六进制数,它的二进制为 01001011

    则过程为

    一、起始信号

      默认电平为高(1),先将发送端的引脚电平拉低(0)持续104us,来作为一个起始信号

     

    二、八个数据位

      数据的发送,是从最低位开始到最高位一位一位发送的,每一个数据位都需要持续104us(串口助手上选择了9600波特率,所以延迟时间 104us = 1s / 9600,如果波特率为其他,需要自行换算

     

    三、结束信号

      需要将发送端的引脚电平拉高(1)持续104us以上。

     

    接收

    其实接收也很好理解的,怎样发送就怎样接收,只是看接收的技巧而已

    比如说刚刚发送的0X48从主机发送到了单片机上,我们需要接收

    则过程为

    一、起始信号

      我们需要读取到它的起始信号,就是当它把你的接收端引脚持续拉低104us之后,就可以当作是开始接收了。

    二、八个数据位

      因为是八个数据位了,所以所接收的数据也会按照发送一样一个一个发送,我们只要去读取这时候的引脚电平就好。

     三、结束信号

      最后也是一样,再需要确认一次结束信号,读取电平是否为高电平,如果全部确认成功后,就可以认为是接收一个有效的数据了。

     

    下面为个人图解

    理论已经说完,接下来就是怎样用代码实现了

    那我们一步一步开始吧

    第一、创建工程

     

    第二、创建延时函数

     

    代码:

     1 void Delay_us(int x)      //微秒
     2 {
     3    while( x-- != 0 )
     4    {
     5       _nop_();
     6       _nop_();
     7    }
     8 }
     9 void Delay_ms(int x)        //毫秒
    10 {
    11    int i,j;
    12    while( x-- !=0 )
    13    {
    14       for(j=0;j<10;j++)
    15       for(i=0;i<85;i++);  
    16   }
    17 }

    这里的Delay.c里面有两个延时函数,一个为微秒级,一个为毫秒级。

    我们还需要再创建一个Delay.h头文件来向外声明这两个函数。

    头文件的话,我们还需要把它的路径添加到工程里,步骤如图

    我不把这两个函数写进main.c的原因是如果以后写的代码过长了,全部都堆在主函数里的话不方便管理,而这样分开的话可以降低他们的耦合关系,下面也同理了。

     

    第三、串口函数

    这里的函数创建和上面的步骤是一样的了

    发送函数:

    代码:

    void vFn_Uart_Send(unsigned char uContent)
    {
       unsigned int i;
       unsigned char uSendContent =0xff;         //定义一个发送数据的变量
       uSendContent = uContent;                //将要发送的值赋给该变量
     
       //起始信号
       P05 = 0;                            //P05作为发送端的引脚
       Delay_us(61);                         //延迟104us
     
       //数据发送
       for(i=0;i<8;i++)
       {  
        P05 = uSendContent & 0x01;               //将所要发送的八位数据的最低位和0x01进行于运算,若最低位为1,相于后的结果为1,则P05电平为高,否则为0
        uSendContent = uSendContent >> 1;         //将第二位数据位移到最低位,重复进行七次移动
        Delay_us(61);  
     
       }  
     
       //结束信号     
       P05 = 1;                            //将该引脚电平拉高
       Delay_us(61);                         //延时104us
    }
     

    这里的104us延迟函数,我已经用示波器测试过时间的了,是可以直接使用的。

    因为烧写时候不同的频率也会造成延时函数改变,所以大家有条件的话,也可以自己具体去测量一下的

    接收函数:

     代码:

    void vFn_Uart_Receive()
    {
       unsigned int i; 
       unsigned char uContent = 0x00;        //定义一个用于接收数据变量
     
            //起始信号
       if(P21 == 0)                    //判断是否接收到起始信号
       {
         Delay_us(29);                  //延时52微秒
           if(P21 == 0)                 //再判断一次接收端电平是否被拉低
           {         
           //数据接收     
             for(i=0;i<8;i++)         
             {             
                 uContent = uContent >> 1;   //将值右移一位
                 Delay_us(61);           //延时104微秒
                 if(P21 == 1)           //判断是否为高电平
                 {            
                   uContent |=  0x80;     //若为1则与0x80进行或运算(加上0x80也是一样的道理)
                 }           
             }             
          }              
            Delay_us(61);                //延时104微秒
     
          //结束信号
         if(P21 == 1)                  //判断电平是否被拉高
         {                       
          vFn_Uart_Send(uContent);         //将uContent的值用发送函数发送出来
          Delay_ms(1000);          
          }              
      }                
    }

    这里讲解一下接收函数,我们知道起始信号拉低后,有104us的延时,延时完后就是八个数据位了,如果我们每一次都等完104us再去读取引脚的电平的话可能会不太稳定,所以我们可以在每个电平中间去读取,这个时候是最稳定的。下面为图解

    第四、主函数编写

    因为都把函数放到了其他文件中,这样主函数会看的比较简洁,我们也直接调用相关的函数就行了,主函数使用也没有太多的要求。

    这里的话是需要每写完一个函数就去测试的,不过我是已经是全部测试通过的了,然后大家就还是写完一个测试一个,因为一次性写完所有函数然后马上通过的机率不大,还是要修改很多东西

    然后我用的是下载软件是这个,烧写的时候我们需要将IRC的频率改成12MHz进行烧写

    串口助手的话,我用的是SSCOM,另外因为我这个单片机的主芯片是IAP15W4K48S4,里面的GPIO的波特率也设置为了9600,所以我们也需要将其设置为9600的波特率才能看到数据,不然就是一堆乱码了,再然后就是点击HEX显示和HEX发送了。

    我们来看是已经发送出来了。

    再就是测试接收了

     

    这里是把接收直接放到while(1)里面跑,大家也可以使用定时器的,用中断去跑的话就更好了,这里只是一个小小的示范。

    发送了0x52,也接收了0x52,成功了。

    这样一来,我们也就完成模拟串口的收发了。

    最后再教一下如何用模拟串口发送文字吧,非常简单的一个小函数,

    代码

    void vFn_Send_Word(unsigned char *s)
    {
        while(*s)
        {
            vFn_Uart_Send(*s++);
        }
    }

    然后再在主函数调用就可以实现了。

     

     

    我的关于51单片机模拟串口到这就结束了,谢谢大家。

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