教你如何在51单片机上模拟串口通信！！！

Posted 2021-01-24 zhenghaoyu

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3.3V和5V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。