通信的三种基本类型

常用的通信从传输方向上可以分为单工通信、半双工通信、全双工通信三类。

单工通信就是指只允许一方向另外一方传送信息，而另一方不能回传信息。比如电视遥控器、收音机广播等，都是单工通信技术。

半双工通信是指数据可以在双方之间相互传播，但是同一时刻只能其中一方发给另外一方，比如我们的对讲机就是典型的半双工。

全双工通信就发送数据的同时也能够接收数据，两者同步进行，就如同我们的电话一样，我们说话的同时也可以听到对方的声音。

UART模块介绍

51单片机的UART串口的结构由串行口控制寄存器SCON、发送和接收电路三部分组成。

串口控制寄存器SCON如下表所示。

对于串口的四种模式，模式1是最常用的，也就是1位起始位，8位数据位和1位停止位。下面就详细介绍模式1。

在硬件串口模块中，有一个专门的波特率发生器用来控制发送和接收数据的速度。对于STC89C52单片机来讲，这个波特率发生器只能由定时器T1和定时器T2产生，而不能由定时器T0产生。

如果使用定时器2，需要配置额外的寄存器，默认是使用定时器1的，我们这里只讨论定时器T1，方式1下的波特率发生器必须使用定时器T1的模式2，也就是自动重装载模式。

定时器的重载值计算公式为TH1 = TL1 = 256 - 晶振值 / 12 / 2 / 16 / 波特率，和波特率有关的还有一个寄存器，是一个电源管理寄存器 PCON，他的最高位可以把波特率提高一倍，也就是如果写 PCON |= 0x80 以后，计算公式就成了：TH1 = TL1 = 256 - 晶振值 / 12 / 16 / 波特率。

这里解释一下公式，256是8位定时器的溢出值，也就是TL1的溢出值，晶振值即板子上的晶振频率（普中51开发板即11059200），12是说1个机器周期等于12个时钟周期，这个16是一个分频值，记住就行。

串口通信的发送和接收电路在物理上有 2 个名字相同的 SBUF 寄存器，它们的地址也都是 0x99，但是一个用来做发送缓冲，一个用来做接收缓冲。意思就是说，有 2 个房间，两个房间的门牌号是一样的，其中一个只出人不进人，另外一个只进人不出人，这样的话，我们就可以实现 UART 的全双工通信，相互之间不会产生干扰。但是在逻辑上呢，我们每次只操作 SBUF，单片机会自动根据对它执行的是“读”还是“写”操作来选择是接收 SBUF 还是发送 SBUF，后边通过程序，我们就会彻底了解这个问题。

UART 串口程序

一般情况下，我们编写串口程序的基本步骤如下所示：

1. 配置串口为模式1.
2. 配置定时器T1为模式2，即自动重装载模式。
3. 根据波特率计算TH1和TL1的初值，如果有需要可以使用PCON进行波特率加倍。
4. 打开定时器控制寄存器TR1，让定时器跑起来。

当然，这个时候不能再使能T1中断了。

下面我们的程序实现的是由电脑发送一个字符给我们的普中51开发板，再由开发板+1后发送给电脑。

#include <REG52.H>

void configUART(unsigned int baud);

void main()
{
    configUART(9600); // 配置波特率为9600

    while (1)
    {
        while (!RI) // 等待接受完毕
            ;
        RI = 0;          // 软件清零接收中断标志位
        SBUF = SBUF + 1; // 接收到的数据+1后发送回去
        while (!TI)      // 等待发送完毕
            ;
        TI = 0; // 软件清零发送中断标志位
    }
}

void configUART(unsigned int baud)
{
    SCON = 0x50;                               // 配置串口为模式1，并且使能串行接收
    TMOD &= 0x0F;                              // 清零T1的控制位
    TMOD |= 0x20;                              // 配置T1为模式2
    TH1 = 256 - 11059200 / 12 / 2 / 16 / baud; // 计算T1重载值
    TL1 = TH1;                                 // 初值等同于重载值
    TR1 = 1;                                   // 启动T1
}

当然，我们在实际工程中要使用串口中断来判断中断的类型，而不是在主程序中。

#include <REG52.H>

void configUART(unsigned int baud);

void main()
{
    configUART(9600);

    while (1)
        ;
}

void configUART(unsigned int baud)
{
    EA = 1;
    SCON = 0x50;
    TMOD &= 0x0F;
    TMOD |= 0x20;
    TH1 = 256 - 11059200 / 12 / 2 / 16 / baud;
    TL1 = TH1;
    ES = 1; // 使能串口中断
    TR1 = 1;
}

void interruptTimer1() interrupt 4
{
    if (RI)
    {
        RI = 0;
        SBUF = SBUF + 1;
    }
    if (TI)
    {
        TI = 0;
    }
}

下面我们就做一个简单的例程，实现单片机串口调试助手发送的数据，在我们开发板上的数码管上显示出来。

#include <REG52.H>

#define LED P0

unsigned char code LedChar[] = {
    0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8,
    0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E};

unsigned char ledBuf[8] = {
    0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF};

unsigned char T0RH = 0;
unsigned char T0RL = 0;
unsigned char rxdByte = 0;

void configTimer0(unsigned int ms);
void configUART(unsigned int baud);

void main()
{
    EA = 1;
    configTimer0(1);
    configUART(9600);

    while (1)
    { // 将接收字节在数码管上以十六进制形式显示出来
        ledBuf[0] = LedChar[rxdByte & 0x0F];
        ledBuf[1] = LedChar[rxdByte >> 4];
    }
}
/*配置并启动T0即T0中断，ms为T0定时时间*/
void configTimer0(unsigned int ms)
{
    unsigned long temp = 0;

    temp = 11059200 / 12;
    temp = (temp * ms) / 1000;
    temp = 65536 - temp;
    temp = temp + 13;                  // 补偿中断响应延时造成的误差
    T0RH = (unsigned char)(temp >> 8); // 定时器重载值拆分为高低字节
    T0RL = (unsigned char)temp;
    TMOD &= 0xF0;
    TMOD |= 0x01;
    TH0 = T0RH;
    TL0 = T0RL;
    ET0 = 1;
    TR0 = 1;
}
/*串口配置函数，baud为通信波特率*/
void configUART(unsigned int baud)
{
    SCON = 0x50;
    TMOD &= 0x0F;
    TMOD |= 0x20;
    TH1 = 256 - 11059200 / 12 / 2 / 16 / baud;
    TL1 = TH1;
    ES = 1; // 使能串口中断
    TR1 = 1;
}

void ledScan()
{
    static unsigned char i = 0;

    LED = 0x00;
    P2 = (P2 & 0xE3) | (i << 2);
    LED = ~ledBuf[i];
    if (i <= 6)
    {
        i++;
    }
    else
    {
        i = 0;
    }
}

void interruptTimer0() interrupt 1
{
    TH0 = T0RH;
    TL0 = T0RL;
    ledScan();
}

void interruptTimer1() interrupt 4
{
    if (RI)
    {
        RI = 0;
        rxdByte = SBUF;
        SBUF = rxdByte;
    }
    if (TI)
    {
        TI = 0;
    }
}