从单片机基础到程序框架（全集 2019pdf版）.pdf - 第748页
很显 然，上 面【 127.1】 分享 的时序 代码 会占 用单片 机大 量的 时间 ，单片 机每 接收 一个 字节 的数 据都 会 被束缚一次 手脚， 耽误了其它大事， 怎么办？为了把单 片机从底层 繁琐的时序中 解放出来 ， 单片 机内置 了很 多“硬货” ，俗称“硬件资源” ， “硬件串口模块 ”便是其中之一 。何谓 “硬件 ” ，单片 机内置的“硬件”可以 看作是另外 一个独立运行 的 “核 ” ， 这个 “核” 可以 看作是 …
第一百二十七节： 单片机串口接收数据的机制。
【127.1 单片机串口接收数据的底层时序。】
上一节“
单线的肢体接触通信”其实是为本节打基础的，通信线只用了一根“数据”线，没有用到
“时钟”线，属于异步通信方式，还分析时序中的“1 个开始位，8 个数据位，1 个停止位”等细节内
容，这些时序其实就是本节单片机串口通信的底层时序，一模一样。继续上一节的内容（很有必要重新
温习一次上一节的异步通信原理），继续沿用甲乙双方靠各自“心跳”的节拍来异步通信的例子，本节
单片机串口接收数据是代表乙方，我把乙方串口接收数据的过程翻译成 C 语言，代码如下：
sbit USART_RX=P3^0; //用来接收串口数据的数据线
unsigned char Gu8ReceiveData=0; //串口接收到的 8 位数据
unsigned char i; //连续接收 8 位数据的循环变量
void main()
{
Gu8ReceiveData=0;
while(1)
{
USART_RX=1; //51 单片机的规则，每次读取数据前都执行一条“置 1”指令
Delay(); //乙的心跳间隔时间，待机时，每一个节拍监控一次数据线的状态
if(0==USART_RX) //如果监控到甲发送的“开始位 0”，从下一个节拍开始连续接收 8 位数据
{
for(i=0;i<8;i++) //连续循环接收 8 个“数据位”
{
USART_RX=1; //51 单片机的规则，每次读取数据前都执行一条“置 1”指令
Delay(); //乙的心跳间隔时间，每个节拍判断读取一位数据
if(1==USART_RX) //判断读取数据线上的状态
{
Gu8ReceiveData=Gu8ReceiveData | 0x80;
}
else
{
Gu8ReceiveData=Gu8ReceiveData & 0x7F;
}
Gu8ReceiveData=Gu8ReceiveData>>1; //右移一位，为即将接收下一位做准备
}
Delay(); //乙的心跳间隔时间，这里额外增加一个节拍，作为“停止位”的开销。
}
}
}
【127.2 单片机内置的“硬件串口模块”。】
很显然，上面【127.1】分享的时序代码会占用单片机大量的时间，单片机每接收一个字节的数据都会
被束缚一次手脚，耽误了其它大事，怎么办？为了把单片机从底层繁琐的时序中解放出来，单片机内置了很
多“硬货”，俗称“硬件资源”，“硬件串口模块”便是其中之一。何谓“硬件”，单片机内置的“硬件”可以
看作是另外一个独立运行的“核”，这个“核”可以看作是另外一个 CPU，可以独立工作，相当于单片机主人
在某个领域的一个专用助手。单片机只需要跟这个“核”通信发指令就可以，具体的执行过程由这个“核”
独立去完成，这个“核”完成工作之后再把处理结果反馈给单片机。那么，单片机是如何跟这些内置“硬件
资源”通信呢?其实它们的通信接口是“寄存器”，不管是单片机给“硬件资源”发送指令，还是单片机从“硬
件资源”里读取所需要的结果数据，都是通过“寄存器”来完成。
【127.3 单片机与硬件串口通信的接口“寄存器”。】
硬件串口的寄存器主要涉及：串口的方式选择，波特率，允许串口接收数据，中断的优先级，中断的允
许，等等。比如，51 单片机的串口是兼容很多种方式的，可以同步通信，也可以异步通信，异步通信还可以
兼容 10 位（1 开始位、8 数据位、1 停止），11 位（1 开始位、8 数据位、1 校验位、1 停止），等等，这些就
是多选题，我们要在某个特定的寄存器里面做出选择。波特率，是用来衡量通信的速度，比如波特率是 9600，
就意味着 1 秒钟能收发 9600 个二进制的位数据，也就是 1 秒钟能产生 9600 个时钟节拍，波特率越高通信的
速度越快，这些也需要我们往相关的寄存器填入相应的数据，来告知“硬件串口”以哪种波特率进行通信。
那么，对于初学者，寄存器如何配置呢？主要有这些思路：查看芯片手册（datasheet），产看 C 编译器
的手册，查看芯片相关的 C 语言的头文件(比如 51 单片机的 REG.H)，在网上参考别人已经配置好的代码，或
者购买相关芯片的学习板时所配套的程序例程。
本节用到的串口，是 10 位数据长度的异步通信，波特率 9600，相关配置的代码如下：
unsigned char u8_TMOD_Temp=0;
//串口的波特率与内置的定时器 1 直接相关，因此配置此定时器 1 就等效于配置波特率。
u8_TMOD_Temp=0x20; //即将把定时器 1 设置为：工作方式 2，初值自动重装的 8 位定时器。
TMOD=TMOD&0x0f; /此寄存器低 4 位是跟定时器 0 相关，高 4 位是跟定时器 1 相关。先清零定时器 1。
TMOD=TMOD|u8_TMOD_Temp; //往高 4 位的定时器 1 填入 0x2，低 4 位的定时器 0 保持不变。
TH1=256-(11059200L/12/32/9600); //波特率为 9600。11059200 代表晶振 11.0592MHz，
TL1=256-(11059200L/12/32/9600); //L 代表 long 的长类型数据。根据芯片手册提供的计算公式。
TR1=1; //开启定时器 1
SM0=0;
SM1=1; //SM0 与 SM1 的设置：选择 10 位异步通信，波特率根据定时器 1 可变
REN=1; //允许串口接收数据
//为了保证串口中断接收的数据不丢失，必须设置 IP = 0x10，相当于把串口中断设置为最高优先级，
//这个时候，串口中断可以打断任何其他的中断服务函数，实现嵌套的功能，
IP =0x10; //把串口中断设置为最高优先级，必须的。
ES=1; //允许串口中断
EA=1; //允许总中断
【127.4 硬件串口的中断函数。】
硬件串口接收完一个字节的数据之后，会及时产生一个串口中断去通知单片机接收数据。单片机在串口
中断函数里直接读取“串口专用缓存寄存器”SBUF 的数据，就可以直接获得一个完整的 8 位宽度的数据，省
去了繁琐的驱动时序底层。
串口的中断函数跟定时器的中断函数很类似，只不过中断号不一样而已，比如我们前面章节用的定时器
0 的中断号是“1”，而本节串口的中断号是“4”。这些其实是 C 编译器定的游戏规则，我们只要根据它提供
的数据手册遵守它的游戏规则就好了。串口中断函数里还有一个地方要注意，硬件串口“接收完一个字节”
的数据后产生一次中断，而硬件串口“发送完一个字节”的数据后也产生一次中断，这两个一“收”一“发”
的中断都是共用中断号为“4”的中断函数，因此，我们必须在中断函数里通过判断寄存器的 RI 和 TI 的标
志位来判断到底是“收”的中断，还是“发”的中断，并且软件上要及时把 RI 或者 TI 及时清零，避免不断
进入中断的情况。参考代码如下：
unsigned char Gu8ReceiveData=0; //接收到一个字节的数据
void usart(void) interrupt 4 //串口接发的中断，中断号为 4
{
if(1==RI) //接收完一个字节后引起的中断
{
RI = 0; //及时清零，避免一直无缘无故的进入中断。
Gu8ReceiveData=SBUF; //直接读取“串口专用缓存寄存器”SBUF 的 8 位数据。
}
else //发送数据引起的中断
{
TI = 0; //及时清除发送中断的标志，避免一直无缘无故的进入中断。
//以下可以添加一个全局变量的标志位的相关代码，通知主函数已经发送完一个字节的数据了。
}
}
【127.5 上位机与单片机的串口通信例程。】