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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,

 

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。