串口的波特率如何计算_串口通信波特率计算[通俗易懂]

串口

目录

一  串口基本认知

1.1 关于电器标准和协议

1.2 关于串口的电平

二 串口通信概念

2.1 串口接线方式

2.2接线方式

2.3 串口编程要素

2.4小问题：字符 ‘a’ 是如何从单片机上传到PC的

 三 相关寄存器配置

3.1相关寄存器

​编辑3.2SCON：串口控制寄存器（可位寻址，配置工作方式）

3.3PCON : 电源控制寄存器 (不可位寻址，配置波特率）：

3.4波特率技计算

四 案例：编程实现单片机与PC通信（波特率9600）

一  串口基本认知

串行接口简称串口，也称
串行通信
接口或
串行通讯接口
（通常指
COM
接口
），是采用串行通信方 式的
扩展接口
。

串行
接口
（
Serial Interface
）是指数据一位一位地顺序传送。其特点是
通信线路
简 单，只要一对传输线就可以实现双向通信（可以直接利用电话线作为传输线），从而大大降低了成

本，特别适用于远距离通信，但传送速度较慢

• 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

1.1 关于电器标准和协议

串行接口按电气标准及协议来分包括
RS-232-C
、
RS-422
、
RS485
等。
RS-232-C
、
RS-422
与
RS-485

标准只对接口的电气特性做出规定，不涉及接插件、电缆或协议。

RS-232

也称标准
串口
，最常用的一种
[
串行通讯接口
,
比如我们的电脑主机的
9
针串口 ，最高速率为
20kb/s

RS-232
是为
点对点
（即只用一对收、发设备）通讯而设计的，其传送距离最大为约
15
米。所以
RS-232
适 合本地设备之间的通信

由于接收器采用高输入阻抗和发送
驱动器
比
RS232
更强的
驱动能力
，故允许在相同传输线上连接多个接 收
节点
，最多可接
10
个节点。即一个主设备（
Master
），其余为从设备（
Slave
），从设备之间不能通 信，所以RS-422
支持点对多的双向通信。

RS-422
的最大传输距离为
1219
米，最大传输速率为
10Mb/s
。平衡双绞线的长度与传输速率成反比

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到
32
个设备。

1.2 关于串口的电平

异步串行是指
UART
（
Universal Asynchronous Receiver/Transmitter
），通用异步接收
/
发送。

UART
包含
TTL
电平的
串口
和
RS232
电平的串口

• 逻辑1为-3~-15V的电压, 逻辑0为3~15V的电压

笔记本通过RS232电平和单片机通信TTL电平

TTL
是
Transistor-Transistor Logic
，即晶体管
–
晶体管逻辑的简称，它是计算机处理器控制的设备

内部各部分之间通信的标准技术。
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”
。

• 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

• TX发送线（端口）3.1
• RX接收线 (端口）3.0
• USB转TTL，使用ch340通信

二 串口通信概念

2.1 串口接线方式

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

2.2接线方式

2.3 串口编程要素

• 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 想要发送数据 SBUF = data
• 

• 回忆UART是异步串行接口，通信双方使用时钟不同，因为双方硬件配置不同，但是需要约定通信 速度，叫做波特率

对于电脑来说，别人做好了软件，鼠标点点点就能配置好，而苦逼单片机的波特率配置需要我们写

代码

点点点配置什么，我们代码也要配置对应参数
直接写代码

2.4小问题：字符 ‘a’ 是如何从单片机上传到PC的

a
的
ASSII
码是
97
，
16
进制就是
0x61,
二进制是
01010001
，这个
8
位就是数据位

串口工作模式
1
，一帧数据有
10
位，起始位（0），数据位，停止位（1）

那么
a
的一帧数据就是
0 1000 1010 1
起始位，
a
的低位到高位，停止位

 三 相关寄存器配置

3.1相关寄存器

相关寄存器如下：

3.2SCON：串口控制寄存器（可位寻址，配置工作方式）

串行控制寄存器SCON用于选择串行通信的工作方式和某些控制功能。其格式如下：

 SM0、SM1：

•  SM2：允许方式2或方式3多机通信控制位；
• REN：允许/禁止穿行接收控制位。
• 1.由软件置位REN，REN=1为允许串行接收状态，可启动串行接收器RxD，SCON = 0x50; 
• 2. 软件复位REN，即REN=0，则禁止接收；SCON = 0x40; 工作方式1
• TB8：在方式2或方式3，它为要发送的第9位数据，按需要由软件置位或清0；
• RB8：在方式2或方式3，是接收到的第9位数据；
• TI： 发送中断请求标志位。在方式0，当串行发送数据第8位结束时，由内部硬件自动置位，即TI=1，向主机请求中断，响应中断后必须用软件复位，即TI=0。在其他方式中，则在停止位开始发送时由内部硬件置位，必须用软件复位；

  void sendByte(char data_msg) { SBUF = data_msg; while(!TI); TI = 0; }

• RI：接收中断请求标志位。在方式0，当串行接收到第8位结束时由内部硬件自动置位RI=1，向主机请求中断，响应中断后必须用软件复位，即RI=0。在其他方式中，串行接收到停止位的中间时刻由内部硬件置位，即RI=1（例外情况见SM2说明），必须由软件复位，即RI=0。

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            
           }
}

3.3PCON : 电源控制寄存器 (不可位寻址，配置波特率）：

SMOD：波特率选择位。

• 当用软件置位SMOD，即SMOD=1，则使串行通信方式1、2、3的波特率加倍；
• SMOD=0，则各工作方式的波特率不加倍。复位时SMOD=0。

SMOD0：帧错误检测有效控制位。

• 当SMOD0=1，SCON寄存器中的SM0/FE位用于FE(帧错误检测)功能；
• 当SMOD0=0，SCON寄存器中的SM0/FE位用于SM0功能,和SM1一起指定串行口的工作方式。复位时SMOD0=0

3.4波特率技计算

void UartInit(void)		//4800bps@11.0592MHz
{
	PCON &= 0x7F;		//波特率不倍速
	SCON = 0x50;		//8位数据,可变波特率
	AUXR &= 0xBF;		//定时器1时钟为Fosc/12,即12T
	AUXR &= 0xFE;		//串口1选择定时器1为波特率发生器
	TMOD &= 0x0F;		//清除定时器1模式位
	TMOD |= 0x20;		//设定定时器1为8位自动重装方式
	TL1 = 0xFA;		//设定定时初值
	TH1 = 0xFA;		//设定定时器重装值
	ET1 = 0;		//禁止定时器1中断
	TR1 = 1;		//启动定时器1
}

0xFA——>250（每隔256溢出一次，即计数6溢出一次）
11.0592MHz的晶振在12T模式下每12/11.0592=1.08506944us记一次数
（12MHz的晶振在12T模式下每1s记一次数）
每隔6*1.08506944=6.51041666us溢出一次——>溢出频率1/6.51041666us=0.1536MHz
除以16除以2（不加倍）——>0.0048MHz——>4800Hz（波特率）

方式1波特率 =(2^SMOD / 32) * 定时器T1的溢出率（注：当SMOD=1时，要比SMOD=0时的波特率加倍，所以也称SMOD位为波特率倍增位）

 波特率 = 11059200/32/12x  ,最后求出x，256-x就是TH1的自动重装值了

四 案例：编程实现单片机与PC通信（波特率9600）

/*
串口波特率9600
每隔一秒，单片机向PC发送一个字符串
PC上位机串口调试助手发送字母o点亮LED，发送字母c关闭LED
*/
#include "reg52.h"
#include "intrins.h"
sfr AUXR = 0x8E;
sbit D5 = P3^7;
char cmd;
void UartInit(void) //9600bps@11.0592MHz
{
    AUXR = 0x01;
    SCON = 0x50; //配置串口工作方式1，REN使能接收
    TMOD &= 0x0F;
    TMOD |= 0x20;//定时器1工作方式位8位自动重装
    TH1 = 0xFD;
    TL1 = 0xFD;//9600波特率的初值
    TR1 = 1;//启动定时器
    EA = 1;//开启总中断
    ES = 1;//开启串口中断
}
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 sendByte(char data_msg)  //向PC发送一个字节
{
    SBUF = data_msg;
    while(!TI);
    TI = 0;
}

void sendString(char* str) //向PC发送一个字符串
{
    while( *str != '\0'){
    sendByte(*str);
    str++;
    }
}
void main()
{
    D5 = 1;
    //配置C51串口的通信方式
    UartInit();
    while(1){
    Delay1000ms();
    //往发送缓冲区写入数据，就完成数据的发送
    sendString("chenlichen shuai\r\n");
    }
}
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 == 'o'){
        D5 = 0;//点亮D5
}
if(cmd == 'c'){
    D5 = 1;//熄灭D5
    }
    }
if(TI);
}

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