51单片机实现串口-以太网转换
用8位单片机实现串口-以太网转换器
作者：成都西南交通大学电气工程学院（610031）蔡宁果何晓琼
来源：《电子技术应用》
摘要：用8位单片机8031和ISA总线网卡，实现RS485串行设备与以太网的连接，以传送控制信令和数据文件。程序设计采用C51语言，便于移植和调试。
关键词：以太网串行通讯单片机 C51
单片机或微控制器（MCU）（也称为嵌入式系统）已经在各个领域得到了广泛的应用。目前绝大多数系统都是以MCU为核心，与监测、伺服、指示设备配合实现一定的功能。以太网是当今最受欢迎的局域网之一，现已成为社会重要的基础信息设施，是信息流通的重要渠道。如果嵌入式系统能够连接到Internet，则可以方便、低廉地将信息传送到世界上的任何一个地方。
将嵌入式系统与Internet相连的主要困难在于：Internet的各种通信协议对存储器、运算速度等的要求比较高；而嵌入式系统中除部分32位处理器外，大量存在的8位和16位MCU，支持TCP/IP等Internet协议将占用大量系统资源，影响本来的功能或根本不可能实现。
本文用8031单片机和RTL8019AS网卡实现了RS485串口设备数据文件通过以太网传输到远端计算机的功能。
1 串行通讯
串行通讯在通讯领域被广泛应用。RS232接口已成计算机、计算机外设、交换机和许多通讯设备的标准接口。在我国工业总线的应用中，RS485、RS422使用最为普遍。
在串行接口连接中，按连接方式可分为：面向连接和无连接。无连接原理比较简单，通讯双方无握手过程。一方如有数据需要发送，则立即通过串行接口发送出去，另一方被动接收。该方式能够达到较高的通讯速率，但不能保证数据传输的可靠性，可用于对数据可靠性要求不高的场合，如语音、图像等。而面向连接方式则不同。甲方有数据发送请求时，向乙方发送“请求发送数据”命令；乙方收到后，如准备就绪，则回送确认信息；甲方得到乙方的确认后方可发送数据。大多数情况下，乙方要对收到的数据进行校验，校验正确发送“通讯终止”命令；
否则发送“重发”命令。面向连接的串行通讯过程实现起来要复杂得多，通常用于数据文件的传输。
2 以太网的物理传输帧
标准IEEE802.3帧结构由七部分组成，如表1所示。除了数据域的长度不固定外，其他部分的长度都是固定不变的。在发送数据时，帧头、起始位和校验位都是网卡自动添加；在接收数据时，帧头和起始位将被网卡自动跳过，即网步一旦检测到有效帧头和帧超始位，就认为有有效数据开始，并将有效数据存入接收缓冲环。
表1 标准IEEE802.3帧结构
帧头起始位目的地址源地址数据长度数据域校验位62位2位 48位 48位 16位不超过1500字节 32位
3 以太网卡
RTL8019AS网卡是8/16位ISA总线的网卡，遵循IEEE802.3协议。按功能可将其划分为：接收功能模块、CRC产生模块、发送功能模块、地址识别模块、FIFO控制模块、协议逻辑阵列模块及DMA和缓冲控制模块。对网卡进行编程可以实现局址网内任意站点之间的通信而需要网络操作系统的支持。
熟悉网卡接口电路是对网理编程的首要条件。网卡接口电路可分为两部分：一是与计算机ISA总线相连，包括数据总线读写、地址总线驱动、中断控制信号的产生、存储器读写信号以及I/O端口读写信号的引入等；二是对网卡内部的操作，包括对缓冲RAM的读写、对
RTL8019AS的控制、读站地址PROM以及读自举ROM等。ISA总线共有98个信号，通过对网卡工作原理的分析，可以将接口信号线减至最少。2表是驱动RTL8019AS网卡所需的信号线。
表2 系统所使用的网卡ISA总线信号线
信号线引脚
数据信号线
地址信号线
地址允许线
I/O通道准备好信号线复位信号线
I/O读信号
I/O写信号
I/O片选16位信号SD0～SD15 SA0～SA19
AEN IOCHRDY RESETDRV
IOR
IOW IOCS 16
4 硬件框图
系统采用8031为CPU主芯片，使用32K字节的外部存储器62256来存放以太网包（最大可以有1500字节）和串行数据，8K字节的2764存放程序，用75176与485总线通讯。系统的数据和地址总线分别与网卡的数据和地址总线相连。硬件框图如图1所示。
5 软件设计
对网卡编程就是对网络接口控制器（NIC）RTL8019AS中各种寄存器进行编程控制，从而完成数据分组的正确发送和接收。所有程序采用Franclin C51语言编制，具有可读性强、移植性好、开发周期短的特点。在代码的使用效率上，也完全可和汇编语言相比。
5.1 主程序
主程序可分为网络通讯和串行通讯两部分。网络通讯过程又可分为网卡初始化、发送控制和接收控制三部分。主程序框图如图2所示。
5.2 网卡初始化过程
对网卡的初始化就是对相关寄存器进行初始化。这些寄存器包括CR、DCR、RBCR、PSTART、PSTOP、ISR、IMR、PAR0～PAR5、MAR0～MAR5、CURR、TCR和RCR等。初始化过程如下：
（1）CR=0x21：选择页0寄存器，将NIC处于离线状态；
（2）DCR=0x88:8位内存访问，正常工作方式；
（3）RBCR0=0，RBCR1=0：远程DMA操作时传递字节数
清零；
（4）RCR=0xc0：接收到的帧存入缓冲环；
（5）TCR=0xe2：环路测试状态；
（6）PSTART=0x4c,PSTOP=0x80：构造缓冲环；
（7）ISR=0xff：中断寄存器清零；
（8）IMR=0x00：屏蔽所有的中断；
（9）CR=0x61：选择页1；
（10）设置网卡地址PAR0～PAR5；
（11）设置多址寄存器MAR0～MAR5；
（12）CURR=0x4d：初始化当前页寄存器；
（13）CR=0x22：选择页1，正常工作状态；
（14）TCR=0XE0：发送器正常工作状态。
5.3 发送控制过程
在网络中，帧传输的过程就是发送方将待发送的数据按帧格式要求封装成帧，然后通过网卡发送到网络的传输线上。发送程序框图如图3所示。
5.4 接收控制过程
帧的接收过程分为两步：第一步由本地DMA将帧存入接收缓冲环中；第二步由远程DMA将接收缓冲环中的帧读入内存。即将网络上的数据帧接收并缓存在网卡的接收缓冲环中，然后由主机程序将缓存在缓冲环中的帧读走并存入内存中。
帧的接收工作由网卡自动完成，只需对相关的寄存器和PSTART、PSTOP、CURR和BNRY进行适当的初始化即可。
帧读入较帧接收要复杂一些。首先必须初始化相应的寄存器RSAR、RBCR，然后再启动远程DMA读操作和主机程序的读端口操作。
以下是接收数据帧的子程序。为了获得数据长度，先读入18个字节的数据，然后根据有交数据的长度将帧完整读入。为了启动远程DMA读操作，应该令CR=0AH，远程DMA将从接收缓冲环的DMA地址处读入1字节并送往I/O数据端口，由主机程序读入内存。这一过程将一直持续到RBCR寄存器为0。
Void Receive_Data()
{
unsigned char data value,temp;
unsigned int data datalength,i;
RSARI=Next_PKT;
RSAR0=0;
RSAR0=18；
RBCR1=0；
CR=0x0a;
for(i=0;i<18;i++){
value=Data_Port;
recv_buf[i]=value;
}
datalength=(recv_buf)[16]<<8)+recv_buf[17]+18;
value=datalength&0x00ff;
RBCR0=value；
value=(datalength&0xff00)>>8;
RBCR1=value；
RSAR1=Next_PKT;
RSAR0=0；
CR=0x0a；
For(I=0;I Value=Data_Port; Recv_buf[i]=value; } } 5.5 串口通讯子程序 为实现数据文件的串口传输编制了一个串口通讯协议。该协议由引导帧、长度帧、数据帧和确认帧等组成。其中引导帧用于同步每一包数据的引导头，长度帧是这一包数据的总长度，数据帧是其中的数据信息，确认帧是接收方对发送方的回应。每帧数据由16个字节组成，每帧的第14个字节为标志位，第15字节为校验位。标志位中有2位帧标志位，3位序号位。校 验采用和校验，只计算0～13字节，溢出值舍去。在发送方有数据发送时，先检测线路是否空闲，如线路空闲则向收方发送“请求发送数据”命令帧。接收机收到后，如准备就绪，则回送“可以发送”的确认命令。发送方得到确认后开始发送数据。接收方对收到的每一帧数据进行和校验，校验正确发送“和校验正确”命令，发送方发送下一帧；否则发送“重发”命令，发送方重发此帧。协议中还具有等待超时处理、帧不同步处理和线路冲突检测功能。 利用8位单片机8031驱动ISA总线网卡，实现串口设备通过以太网进行通讯，可以方便、可靠、低廉地将数据传输到远端设备。而且，通过串口设备与以太网的相连，可以很好地解决多种工业总线的系统集成问题，同时也大大丰富了工业总线的体系，促使其向更高层次发展。可以预计，小型串口设备与以太网相连将带来一场新的技术浪潮。 51单片机串口通信及波特率设置 MCS-51单片机具有一个全双工的串行通信接口，能同时进行发送和接收。它可以作为UART（通用异步接收和发送器）使用，也可以作为同步的移位寄存器使用。 1. 数据缓冲寄存器SBUF SBUF是可以直接寻址的专用寄存器。物理上，它对应着两个寄存器，即一个发送寄存器一个接收寄存器，CPU写SBUF就是修改发送寄存器；读SBUF就是读接收寄存器。接收器是双缓冲的，以避免在接收下一帧数据之前，CPU未能及时的响应接收器的中断，没有把上一帧的数据读走而产生两帧数据重叠的问题。对于发送器，为了保持最大的传输速率，一般不需要双缓冲，因为发送时CPU是主动的，不会产生重叠问题。 2. 状态控制寄存器SCON SCON是一个逐位定义的8位寄存器，用于控制串行通信的方式选择、接收和发送，指示串口的状态，SCON即可以字节寻址也可以位寻址，字节地址98H，地址位为98H~9FH。它的各个位定义如下： MSB LSB SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI SM0和SM1是串口的工作方式选择位，2个选择位对应4种工作方式，如下表，其中Fosc是振荡器的频率。 SM0 SM1 工作方式功能波特率 0 0 0 8位同步移位寄存器Fosc/12 0 1 1 10位UART 可变 1 0 2 11位UART Fosc/64或Fosc/32 1 1 3 11位UART 可变 SM2在工作方式2和3中是多机通信的使能位。在工作方式0中，SM2必须为0。在工作方式1中，若SM2=1且没有接收到有效的停止位，则接收中断标志位RI不会被激活。在工作方式2和3中若SM2=1且接收到的第9位数据（RB8）为0，则接收中断标志RB8不会被激活，若接收到的第9位数据（RB8）为1，则RI置位。此功能可用于多处理机通信。 REN为允许串行接收位，由软件置位或清除。置位时允许串行接收，清除时禁止串行接收。 TB8是工作方式2和3要发送的第9位数据。在许多通信协议中该位是奇偶位，可以按需要由软件置位或清除。在多处理机通信中，该位用于表示是地址帧还是数据帧。 RB8是工作方式2和3中接收到的第9位数据（例如是奇偶位或者地址/数据标识位），在工作方式1中若SM2=0，则RB8是已接收的停止位。在工作方式0中RB8不使用。 TI 为发送中断标志位，由硬件置位，软件清除。工作方式0中在发送第8位末尾由硬件置位；在其他工作方式时，在发送停止位开始时由硬件置位。TI=1时，申请中断。CPU 响应中断后，发送下一帧数据。在任何工作方式中都必须由软件清除TI。 RI为接收中断标志位，由硬件置位，软件清除。工作方式0中在接收第8位末尾由硬件置位；在其他工作方式时，在接收停止位的中间由硬件置位。RI=1时，申请中断，要求CPU取走数据。但在工作方式1中，SM2=1且未接收到有效的停止位时，不会对RI置位。在任何工作方式中都必须由软件清除RI。 系统复位时，SCON的所有位都被清除。 控制寄存器PCON也是一个逐位定义的8位寄存器，目前仅仅有几位有定义，如下所示：MSB LSB 《专业综合实习报告》 专业：电子信息工程 年级：2013级 指导教师： 学生： 目录 一：实验项目名称 二：前言 三：项目内容及要求 四：串口通信原理 五：设计思路 5.1虚拟串口的设置 5.2下位机电路和程序设计 5.3串口通信仿真 六：电路原理框图 七：相关硬件及配套软件 7.1 AT89C51器件简介 7.2 COMPIN简介 7.3 MAX232器件简介 7.4友善串口调试助手 7.5 虚拟串口软件Virtual Serial Port Driver 6.9八：程序设计 九：proteus仿真调试 十：总结 十一：参考文献 一：实验项目名称： 基于51单片机的单片机与PC机通信 二：前言 在国内外，以PC机作为上位机，单片机作为下位机的控制系统中，PC机通常以软件界面进行人机交互，以串行通信方式与单片机进行积极交互，而单片机系统根据被控对象配置相应的前向，后向信息通道，工作时作为主控机测对象，作为被控机接受PC机监督，指挥，定期或受命向上位机提供对象及本身的工作状态信息。 目前，随着集成电路集成度的增加，电子计算机向微型化和超微型化方向发展，微型计算机已成为导弹，智能机器人，人类宇宙和太空和太空奥妙复杂系统不可缺少的智能部件。在一些工业控制中，经常需要以多台单片机作为下位机执行对被控对象的直接控制，以一台PC机为上位机完成复杂的数据处理，组成一种以集中管理、分散控制为特点的集散控制系统。 为了提高系统管理的先进性和安全性，计算机工业自动控制和监测系统越来越多地采用集总分算系统。较为常见的形式是由一台做管理用的上位主计算机（主机）和一台直接参与控制检测的下位机（单片机）构成的主从式系统，主机和从机之间以通讯的方式来协调工作。主机的作用一是要向从机发送各种命令及参数：二是要及时收集、整理和分析从机发回的数据，供进一步的决策和报表。从机被动地接受、执行主机发来的命令，并且根据主机的要求向主机回传相应烦人实时数据，报告其运行状态。 用串行总线技术可以使系统的硬件设计大大简化、系统的体积减小、可靠性提高。同时，系统的更改和扩充极为容易。MCS-51系列单片机，由于内部带有一个可用于异步通讯的全双工的穿行通讯接口，阴齿可以很方便的构成一个主从式系统。 串口是计算机上一种非常通用的设备通讯协议，大多数计算机包容两个基于RS232的串口。串口同时也是仪器仪表设备通过用的通讯协议，很多GPIB兼容的设备也带有RS-232口。同时串口通讯协议也可以用于获取远程采集设备数据。所以，深入的理解学习和研究串口通信相关知识是非常必要的。此次毕业设计选题为“PC机与MCS-51单片机的串口通讯”，使用51单片机来实现一个主从式 51单片机串口通信，232通信，485通信，程序代码1：232通信 #include while(1) { if(flag==1) { ES=0; for(i=0;i<6;i++) { SBUF=table[i]; while(!TI); TI=0; } SBUF=a; while(!TI); TI=0; ES=1; flag=0; } } } void ser() interrupt 4 { RI=0; a=SBUF; flag=1; } 代码2：485通信 #include } void main() { init_1602(); init(); while(1) { if(flag==1) { display(0,a); } } } void ser() interrupt 4 { RI=0; a=SBUF; flag=1; } Love is not a maybe thing. You know when you love someone. 8.用C语言或汇编语言实现串口通信（PC和单片机间） 上位机和下位机的主从工作方式为工业控制及自动控制系统所采用。由于PC 机分析能力强、处理速度更快及单片机使用灵活方便等特点，所以一般都将PC 机作为上位机，单片机作为下位机，二者通过RS-232或者RS-485接收、发送数据和传送指令。单片机可单独处理数据和控制任务，同时也将数据传送给PC机，由PC机对这些数据进行处理或显示 1 硬件电路的设计 MCS-51单片机有一个全双工的串行通讯口UART，利用其RXD和TXD与外界进行通信，其内部有2个物理上完全独立的接收、发送缓冲器SBUF，可同时发送和接收数据。所以单片机和PC机之间可以方便地进行串口通讯。单片机串口有3条引线:TXD(发送数据),RXD(接收数据)和GND(信号地)。因此在通信距离较短时可采用零MODEM方式，简单三连线结构。IBM-PC机有两个标准的RS-232串行口，其电平采用的是EIA电平，而MCS-51单片机的串行通信是由TXD(发送数据)和RXD(接收数据)来进行全双工通信的，它们的电平是TTL电平;为了PC机与MCS-51 机之间能可靠地进行串行通信，需要用电平转换芯片，可以采用MAXIM公司生产的专用芯片MAX232进行转换。电路如图1所示。硬件连接时，可从MAX232中的2路发送器和接收器中任选一路，只要注意发送与接收的引脚对应关系即可。接口电路如图3.5所示。 总体设计按照整体设计思路方案绘制原理图如下所示： 2 系统软件设计 软件设计分上位机软件设计和下位机软件设计。这两部分虽然在不同的机器上编写和运行，但它们要做的工作是对应的:一个发送，另一个接收。为了保证数据通信的可靠性，要制定通信协议，然后各自根据协议分别编制程序。现约定通信协议如下:PC机和单片机都可以发送和接收。上位机和下位机均采用查询方式发送控字符和数据、中断方式接收控制字符和数据。采用RS-232串口异步通信， １上位PC机与下位单片机异步串行通信的通信协议 #include 第七章MCS-51单片机串行接口 第一节串行通信的基本概念 (一)学习要求 1．掌握串行通信的基本概念。 2. 掌握异步通信和同步通信的区别。 （二）内容提要 一：基本概念及分类 串行通信是将数据的各位一位一位地依次传送。适合于计算机之间、计算机与外部设备之间的远距离通信。 串行通信从传输方式分为： 单工方式、半双工方式、全双工方式。 从接收方式来说，串行通信有两种方式： 异步通信方式、同步通信方式。 二：串行口的功能 MCS－51单片机中的异步通信串行接口能方便地与其他计算机或传送信息的外围设备（如串行打印机、CPU终端等）实现双机、多机通信。 串行口有4种工作方式，见表7－1。方式0并不用于通信，而是通过外接移位寄存器芯片实现扩展并行I／O接口的功能。该方式又称为移位寄存器方式。方式1、方式2、方式3都是异步通信方式。方式1是8位异步通信接口。一帧信息由10位组成，其格式见图7－2a。方式1用于双机串行通信。方式2、方式3都是9位异步通信接口、一帧信息中包括9位数据，1位起始位，1位停止位，其格式见图７－2b。方式2、方式3的区别在于波特率不同，方式2、方式3主要用于多机通信，也可用于双机通信。 表7-1 （三）习题与思考题 １、什么是并行通信？什么是串行通信？各有何优缺点？ 答：并行通信指数据的各位同时传输的通信方式，串行通信是指各位数据逐位顺序传输的通信方式。 ２、什么是异步通信？什么是同步通信？各有何优缺点？ ３、什么是波特率？某异步串行通信接口每分钟传送1800个字符，每个字符由11位组成，请计算出传送波特率。 第二节MCS-51串行接口的组成 (一)学习要求 C51单片机和电脑串口通信电路图与源码 51单片机有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和电脑之间可以方便地进行串口通讯。进行串行通讯时要满足一定的条件，比如电脑的串口是RS232电平的，而单片机的串口是TTL电平的，两者之间必须有一个电平转换电路，我们采用了专用芯片MAX232进行转换，虽然也可以用几个三极管进行模拟转换，但是还是用专用芯片更简单可靠。我们采用了三线制连接串口，也就是说和电脑的9针串口只连接其中的3根线：第5脚的GND、第2脚的RXD、第3脚的TXD。这是最简单的连接方法，但是对我们来说已经足够使用了，电路如下图所示，MAX232的第10脚和单片机的11脚连接，第9脚和单片机的10脚连接，第15脚和单片机的20脚连接。 串口通讯的硬件电路如上图所示 在制作电路前我们先来看看要用的MAX232，这里我们不去具体讨论它，只要知道它是TTL和RS232电平相互转换的芯片和基本的引脚接线功能就行了。通常我会用两个小功率晶体管加少量的电路去替换MAX232，可以省一点，效果也不错,下图就是MAX232的基本接线图。 按图7－3加上MAX232就可以了。这大热天的拿烙铁焊焊，还真的是热气迫人来呀：P串口座用DB9的母头，这样就可以用买来的PC串口延长线进行和电脑相连接，也可以直接接到电脑com口上。 为了能够在电脑端看到单片机发出的数据，我们必须借助一个WINDOWS软件进行观察，这里我们利用一个免费的电脑串口调试软件。本串口软件在本网站https://www.wendangku.net/doc/f014470489.html,可以找到 软件界面如上图，我们先要设置一下串口通讯的参数，将波特率调整为4800，勾选十六进制显示。串口选择为COM1，当然将网站提供的51单片机实验板的串口也要和电脑的COM1连接，将烧写有以下程序的单片机插入单片机实验板的万能插座中，并接通51单片机实验板的电源。 机电高等专科学校2015-2016学年第1学期通信实训报告 系别：电子通信工程系 班级： xxxxxx 学号： 13xxxxxxxxx ： xxxxxxx 2015年12月 基于51单片机的双机串行通信 摘要：串行通信是单片机的一个重要应用，本次课程设计就是要利用单片机来完成一个系统，实现爽片单片机床航通信，通信的结果使用数码管进行显示，数码管采用查表方式显示，两个单片机之间采用RS-232进行双击通信。在通信过程中，使用通信协议进行通信。 关键字：通信双机 一、总体设计 1设计目的 1.通过设计相关模块充分熟悉51单片机的最小系统的组成和原理； 2.通过软件仿真熟悉keil和proteus的配合使用； 3.通过软件编程熟悉51的C51编程规； 4.通过实际的硬件电路搭设提高实际动手能力。 2.设计要求： 两片单片机之间进行串行通信，A机将0x06发送给B机，在B机的数码管上静态显示1，B机将0~f动态循环发送到A机，并在其数码管上显示。 3.设计方案： 软件部分，通过通信协议进行发送接收，A机先送0x06(B机数码管显示1)给B机（B机静态显示），当从机接收到后，向B机发送代表0-f的数码管编码数组。B收到0x06后就把数码表TAB[16]中的数据送给从机。 二、硬件设计 1.51单片机串行通信功能 计算机与外界的信息交换称为通信，常用的通信方式有两种：并行通信和串行通信。51单片机用4个接口与外界进行数据输入与数据输出就是并行通信，并行通信的特点是传输信号的速度快，但所用的信号线较多，成本高，传输的距离较近。串行通信的特点是只用两条信号线（一条信号线，再加一条地线作为信号回路）即可完成通信，成本低，传输的距离较远。 51单片机的串行接口是一个全双工的接口，它可以作为UART（通用异步接受和发送器）用，也可以作为同步移位寄存器用。51单片机串行接口的结构如下： 目录 第1章需求分析 ............................................................................................................................ - 1 - 1.1课题名称 (1) 1.2任务 (1) 1.3要求 (1) 1.4设计思想 (1) 1.5课程设计环境 (1) 1.6设备运行环境 (2) 1.7我在本实验中完成的任务 (2) 第2章概要设计 ............................................................................................................................ - 2 - 2.1程序流程图 (2) 2.2设计方法及原理 (3) 第3章详细设计 ............................................................................................................................ - 3 - 3.1电路原理 (3) 3.1.1STC89C52芯片 ............................................................................................................. - 3 -3.2串口通信协议 (4) 3.3程序设计 (5) 3.3.1主程序模块 .................................................................................................................... - 5 - 3.3.2串口通讯模块 ................................................................................................................ - 6 - 3.3.3控制部分文件 ................................................................................................................ - 8 - 3.3.4公共部分模块 .............................................................................................................. - 11 -3.4电路搭建 (12) 3.4.1电路原理图 .................................................................................................................. - 12 -第4章上位机关键代码分析 ...................................................................................................... - 12 - 4.1打开串口操作 (12) 4.2后台线程处理串口程序 (15) 4.3程序运行界面 (18) 第5章课程设计总结与体会 ...................................................................................................... - 19 -第6章致谢 .................................................................................................................................. - 19 -参考文献........................................................................................................................................... - 19 - //****************************************************************// // DHT 使用范例 //单片机 AT89S5 或 STC89C5 RC // 功能 串口发送温湿度数据波特率 9600 //硬件连接 P .0口为通讯口连接DHT ,DHT 地电源和地连接单片机地 电源和地 单片机串口加MAX 3 连接电脑 // 公司 济南联诚创发科技有限公司 //****************************************************************// #include #include 一、串口通信原理 串口通讯对单片机而言意义重大，不但可以实现将单片机的数据传输到计算机端，而且也能实现计算机对单片机的控制。由于其所需电缆线少，接线简单，所以在较远距离传输中，得到了广泛的运用。串口通信的工作原理请同学们参看教科书。 以下对串口通信中一些需要同学们注意的地方作一点说明： 1、波特率选择 波特率（Boud Rate）就是在串口通信中每秒能够发送的位数（bits/second）。MSC-51串行端口在四种工作模式下有不同的波特率计算方法。其中，模式0和模式2波特率计算很简单，请同学们参看教科书；模式1和模式3的波特率选择相同，故在此仅以工作模式1为例来说明串口通信波特率的选择。 在串行端口工作于模式1，其波特率将由计时/计数器1来产生，通常设置定时器工作于模式2（自动再加模式）。在此模式下波特率计算公式为：波特率=（1+SMOD）*晶振频率/（384*（256-TH1）） 其中，SMOD——寄存器PCON的第7位，称为波特率倍增位； TH1——定时器的重载值。 在选择波特率的时候需要考虑两点：首先，系统需要的通信速率。这要根据系统的运作特点，确定通信的频率范围。然后考虑通信时钟误差。使用同一晶振频率在选择不同的通信速率时通信时钟误差会有很大差别。为了通信的稳定，我们应该尽量选择时钟误差最小的频率进行通信。 下面举例说明波特率选择过程：假设系统要求的通信频率在20000bit/s以下，晶振频率为12MHz，设置SMOD=1（即波特率倍增）。则TH1=256-62500/波特率 根据波特率取值表，我们知道可以选取的波特率有：1200，2400，4800，9600，19200。列计数器重载值，通信误差如下表： 因此，在通信中，最好选用波特率为1200，2400，4800中的一个。 2、通信协议的使用 通信协议是通信设备在通信前的约定。单片机、计算机有了协议这种约定，通信双方才能明白对方的意图，以进行下一步动作。假定我们需要在PC机与单片机之间进行通信，在双方程式设计过程中，有如下约定：0xA1：单片机读取P0端口数据，并将读取数据返回PC机；0xA2：单片机从PC机接收一段控制数据；0xA3：单片机操作成功信息。 在系统工作过程中，单片机接收到PC机数据信息后，便查找协议，完成相应的操作。当单片机接收到0xA1时，读取P0端口数据，并将读取数据返回PC机；当单片机接收到0xA2时，单片机等待从PC机接收一段控制数据；当PC机接收到0xA3时，就表明单片机操作已经成功。 3、硬件连接 51单片机有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和计算机之间可以方便地进行串口通讯。进行串行通讯时要满足一定的条件，比如计算机的串口是RS232电平的，而单片机的串口是TTL电平的，两者之间必须有一个电平转换电路，我们采用了专用芯片MAX232进行转换，虽然也可以用几个三极管进行模拟转换，但是还是用专用芯片更简单可靠。我们采用了三线制连接串口，也就是说和计算机的9针串口只连接其中的3根线：第5脚的GND、第2脚的RXD、第3脚的TXD。这是最简单的连接方法，但是对我们来说已经足够使用了，电路如下图所示，MAX232的第10脚和单片机的11脚连接，第9脚和单片机的10脚连接，第15脚和单片机的20脚连接。 51单片机与串口通信代码 2011年04月22日 17:18 本站整理作者：佚名用户评论（0） 关键字：串口通信(35) 串口调试 1. 发送：向总线上发命令 2. 接收：从总线接收命令，并分析是地址还是数据。 3. 定时发送：从内存中取数并向主机发送. 经过调试，以上功能基本实现，目前可以通过上位机对单片机进行实时控制。 程序如下： //这是一个单片机C51串口接收（中断）和发送例程，可以用来测试51单片机的中断接收 //和查询发送，另外我觉得发送没有必要用中断，因为程序的开销是一样的 ＃i nclude PCON=0x00; ES=1; TMOD=0x21; //定时器工作于方式2，自动装载方式 TH0=(65536-1000)%256; TL0=(65536-1000)/256; TL1=0xfd; TH1=0xfd; ET0=1; TR0=1; TR1=1; // TI=0; EA=1; // TI=1; RAMDATA=0x1F45; } void serial () interrupt 4 using 3 { if(RI) { RI=0; ch=SBUF; TI=1; //置SBUF空 switch(ch) { case 0x01 :printf("A"); TI=0;break; case 0x02 :printf("B"); TI=0;break; case 0x03 :printf("C"); TI=0;break; 51单片机串口通信的原理与应用流程解析 一、原理简介 51 单片机内部有一个全双工串行接口。什么叫全双工串口呢？一般来说，只能接受或只能发送的称为单工串行;既可接收又可发送，但不能同时进行的称为半双工;能同时接收和发送的串行口称为全双工串行口。串行通信是指数据一位一位地按顺序传送的通信方式，其突出优点是只需一根传输线，可大大降低硬件成本，适合远距离通信。其缺点是传输速度较低。 与之前一样，首先我们来了解单片机串口相关的寄存器。 SBUF 寄存器：它是两个在物理上独立的接收、发送缓冲器，可同时发送、接收数据，可通过指令对SBUF 的读写来区别是对接收缓冲器的操作还是对发送缓冲器的操作。从而控制外部两条独立的收发信号线RXD（P3.0）、TXD（P3.1），同时发送、接收数据，实现全双工。 串行口控制寄存器SCON（见表1）。 表1 SCON寄存器 表中各位（从左至右为从高位到低位）含义如下。 SM0 和SM1 ：串行口工作方式控制位，其定义如表2 所示。 表2 串行口工作方式控制位 其中，fOSC 为单片机的时钟频率;波特率指串行口每秒钟发送（或接收）的位数。 SM2 ：多机通信控制位。该仅用于方式2 和方式3 的多机通信。其中发送机SM2 = 1（需要程序控制设置）。接收机的串行口工作于方式2 或3，SM2=1 时，只有当接收到第9 位数据（RB8）为1 时，才把接收到的前8 位数据送入SBUF，且置位RI 发出中断申请引发串行接收中断，否则会将接受到的数据放弃。当SM2=0 时，就不管第位数据是0 还是1，都将数据送入SBUF，并置位RI 发出中断申请。工作于方式0 时，SM2 必须为0。 河南机电高等专科学校2015-2016学年第1学期通信实训报告 系别：电子通信工程系 班级： xxxxxx 学号： 13xxxxxxxxx 姓名： xxxxxxx 2015年12月 基于51单片机的双机串行通信 摘要：串行通信是单片机的一个重要应用，本次课程设计就是要利用单片机来完成一个系统，实现爽片单片机床航通信，通信的结果使用数码管进行显示，数码管采用查表方式显示，两个单片机之间采用RS-232进行双击通信。在通信过程中，使用通信协议进行通信。 关键字：通信双机 一、总体设计 1设计目的 1.通过设计相关模块充分熟悉51单片机的最小系统的组成和原理； 2.通过软件仿真熟悉keil和proteus的配合使用； 3.通过软件编程熟悉51的C51编程规范； 4.通过实际的硬件电路搭设提高实际动手能力。 2.设计要求： 两片单片机之间进行串行通信，A机将0x06发送给B机，在B机的数码管上静态显示1，B机将0~f动态循环发送到A机，并在其数码管上显示。 3.设计方案： 软件部分，通过通信协议进行发送接收，A机先送0x06(B机数码管显示1)给B机（B机静态显示），当从机接收到后，向B机发送代表0-f的数码管编码数组。B收到0x06后就把数码表TAB[16]中的数据送给从机。 二、硬件设计 单片机串行通信功能 计算机与外界的信息交换称为通信，常用的通信方式有两种：并行通信和串行通信。51单片机用4个接口与外界进行数据输入与数据输出就是并行通信，并行通信的特点是传输信号的速度快，但所用的信号线较多，成本高，传输的距离较近。串行通信的特点是只用两条信号线（一条信号线，再加一条地线作为信号回路）即可完成通信，成本低，传输的距离较远。 51单片机的串行接口是一个全双工的接口，它可以作为UART（通用异步接受和发送器）用，也可以作为同步移位寄存器用。51单片机串行接口的结构如下： 51单片机串口通信程序详解 串口通信简介串行接口是一种可以将接受来自CPU的并行数据字符转换为连续的串行数据流发送出去，同时可将接受的串行数据流转换为并行的数据字符供给CPU 的器件。一般完成这种功能的电路，我们称为串行接口电路。 本文主要介绍单片机上串口的工作原理和如何通过程序来对串口进行设置，并根据所给出的实例实现与PC 机通信。 一、原理简介51 单片机内部有一个全双工串行接口。什么叫全双工串口呢？一般来说，只能接受或只能发送的称为单工串行；既可接收又可发送，但不能同时进行的称为半双工；能同时接收和发送的串行口称为全双工串行口。串行通信是指数据一位一位地按顺序传送的通信方式，其突出优点是只需一根传输线，可大大降低硬件成本，适合远距离通信。其缺点是传输速度较低。 与之前一样，首先我们来了解单片机串口相关的寄存器。 SBUF 寄存器：它是两个在物理上独立的接收、发送缓冲器，可同时发送、接收数据，可通过指令对SBUF 的读写来区别是对接收缓冲器的操作还是对发送缓冲器的操作。从而控制外部两条独立的收发信号线RXD（P3.0）、TXD（P3.1），同时发送、接收数据，实现全双工。 串行口控制寄存器SCON（见表1）。 表中各位（从左至右为从高位到低位）含义如下。 SM0 和SM1 ：串行口工作方式控制位，其定义如表2 所示。 其中，fOSC 为单片机的时钟频率；波特率指串行口每秒钟发送（或接收）的位数。 SM2 ：多机通信控制位。该仅用于方式2 和方式3 的多机通信。其中发送机SM2 ＝1（需要程序控制设置）。接收机的串行口工作于方式2 或3，SM2=1 时，只有当接收到第 51单片机和计算机之间实现串口通信的电路图 串口通讯参考程序如下： 来源：深入浅出AVR单片机 #include51单片机串口通信及波特率设置
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