單片機(jī)課件第7課-串口

單片機(jī)課件第7課-串口CATALOGUE目錄串口通信基礎(chǔ)單片機(jī)串口結(jié)構(gòu)與原理串口編程實現(xiàn)方法實際應(yīng)用案例解析實驗環(huán)節(jié)：動手實踐串口編程課程總結(jié)與回顧01串口通信基礎(chǔ)串口通信（SerialCommunication）是一種異步通信方式，數(shù)據(jù)在傳輸時按位進(jìn)行，通過一根傳輸線逐位發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。串口通信常用于計算機(jī)與外設(shè)、計算機(jī)與計算機(jī)之間的通信，具有簡單、靈活、成本低廉等優(yōu)點。在單片機(jī)應(yīng)用中，串口通信是實現(xiàn)與外部設(shè)備或計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的重要手段。串口通信概念一種常用的串行通信協(xié)議，定義了數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）之間的接口標(biāo)準(zhǔn)。RS-232協(xié)議TTL電平協(xié)議RS-485協(xié)議晶體管-晶體管邏輯電平，常用于單片機(jī)之間的通信，具有高電平和低電平的電壓標(biāo)準(zhǔn)。一種差分信號傳輸?shù)拇型ㄐ艆f(xié)議，具有高抗干擾能力和長距離傳輸?shù)膬?yōu)點。030201串口通信協(xié)議串口通信參數(shù)波特率（BaudRate）表示每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)，是衡量串口通信速率的重要參數(shù)。數(shù)據(jù)位（DataBits）表示每個字節(jié)中實際數(shù)據(jù)位的個數(shù)，通常為7位或8位。停止位（StopBits）表示每個字節(jié)傳輸完成后用于標(biāo)志字節(jié)結(jié)束的位數(shù)，通常為1位、1.5位或2位。奇偶校驗位（ParityBit）用于檢測數(shù)據(jù)傳輸過程中是否出現(xiàn)錯誤的校驗位，分為奇校驗和偶校驗兩種。02單片機(jī)串口結(jié)構(gòu)與原理包括發(fā)送引腳（TX）和接收引腳（RX），用于數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。串口引腳負(fù)責(zé)控制串口的通信過程，包括數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收、中斷處理等。串口通信控制器用于產(chǎn)生串口通信所需的波特率，確保數(shù)據(jù)的正確傳輸。波特率發(fā)生器單片機(jī)串口硬件結(jié)構(gòu)串口通信協(xié)議串口通信遵循特定的通信協(xié)議，如RS-232、RS-485等，規(guī)定了數(shù)據(jù)的傳輸格式、波特率、校驗方式等。數(shù)據(jù)傳輸過程在串口通信中，數(shù)據(jù)以字節(jié)為單位進(jìn)行傳輸。發(fā)送方將數(shù)據(jù)按照協(xié)議規(guī)定的格式打包成幀，然后通過TX引腳發(fā)送給接收方。接收方通過RX引腳接收數(shù)據(jù)，并按照協(xié)議規(guī)定的格式進(jìn)行解包和處理。中斷處理當(dāng)串口接收到數(shù)據(jù)時，會產(chǎn)生中斷請求。單片機(jī)的中斷處理程序會響應(yīng)中斷，讀取接收到的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。串口工作原理及數(shù)據(jù)傳輸過程波特率定義01波特率是指串口通信中每秒鐘傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)，用于衡量串口通信的速率。定時器配置02單片機(jī)的定時器可以用于產(chǎn)生串口通信所需的波特率。通過配置定時器的計數(shù)值和分頻系數(shù)，可以精確地控制串口的通信速率。波特率誤差03由于單片機(jī)的時鐘頻率可能存在誤差，因此實際產(chǎn)生的波特率與理論值之間可能存在一定的誤差。在配置定時器時，需要考慮這一誤差并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以確保串口通信的穩(wěn)定性和可靠性。波特率與定時器配置03串口編程實現(xiàn)方法

初始化設(shè)置及中斷處理初始化串口參數(shù)設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗位等參數(shù)，確保通信雙方參數(shù)一致。配置IO口將單片機(jī)的IO口配置為串口通信模式，并設(shè)置輸入輸出方向。中斷處理編寫串口中斷服務(wù)程序，處理接收到的數(shù)據(jù)或發(fā)送完成后的中斷事件。將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖區(qū)，啟動發(fā)送操作，等待發(fā)送完成中斷。發(fā)送數(shù)據(jù)流程在接收到數(shù)據(jù)時，觸發(fā)中斷服務(wù)程序，從接收緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理。接收數(shù)據(jù)流程根據(jù)通信協(xié)議對數(shù)據(jù)進(jìn)行解析和處理，如校驗、解析命令等。數(shù)據(jù)處理發(fā)送和接收數(shù)據(jù)流程設(shè)計奇偶校驗錯誤幀錯誤超時錯誤其他錯誤錯誤處理機(jī)制01020304當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)奇偶校驗位與設(shè)置的不符時，觸發(fā)奇偶校驗錯誤處理。當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)幀格式不正確時，如數(shù)據(jù)位或停止位不符合要求，觸發(fā)幀錯誤處理。在設(shè)定的時間內(nèi)未接收到完整的數(shù)據(jù)幀時，觸發(fā)超時錯誤處理。根據(jù)具體應(yīng)用場景和需求，定義并處理其他可能的錯誤情況。04實際應(yīng)用案例解析數(shù)據(jù)格式約定約定數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位、校驗位等，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。串口通信協(xié)議通過RS-232或USB轉(zhuǎn)TTL等協(xié)議，實現(xiàn)PC與單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換。編程實現(xiàn)在PC端使用串口調(diào)試助手等工具，在單片機(jī)端編寫相應(yīng)的串口接收和發(fā)送程序。PC與單片機(jī)間通信實現(xiàn)03多主式多機(jī)通信多個單片機(jī)地位平等，均可發(fā)送命令和接收響應(yīng)，實現(xiàn)復(fù)雜的分布式控制系統(tǒng)。01多機(jī)通信系統(tǒng)構(gòu)建由多個單片機(jī)組成的通信系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和遠(yuǎn)程控制等功能。02主從式多機(jī)通信以一個單片機(jī)為主機(jī)，其他單片機(jī)為從機(jī)，主機(jī)發(fā)送命令，從機(jī)響應(yīng)并執(zhí)行相應(yīng)操作。多機(jī)通信應(yīng)用場景舉例調(diào)試工具使用熟練掌握串口調(diào)試助手等工具的使用，方便查看和分析串口通信數(shù)據(jù)。常見問題排查遇到通信故障時，首先檢查硬件連接是否正確，再檢查軟件編程是否存在錯誤。經(jīng)驗總結(jié)積累串口通信的調(diào)試經(jīng)驗，形成一套行之有效的調(diào)試方法和流程。調(diào)試技巧和經(jīng)驗分享05實驗環(huán)節(jié)：動手實踐串口編程010204實驗?zāi)繕?biāo)及要求說明掌握串口通信基本原理和協(xié)議學(xué)習(xí)并實踐單片機(jī)串口編程方法實現(xiàn)單片機(jī)與計算機(jī)之間的串口通信培養(yǎng)動手實踐能力和問題解決能力031.硬件連接將單片機(jī)開發(fā)板與計算機(jī)通過串口線連接確保連接正確，無短路或接反現(xiàn)象實驗步驟詳細(xì)指導(dǎo)2.軟件環(huán)境配置安裝并配置單片機(jī)開發(fā)環(huán)境，如Keil或IAR等配置串口通信參數(shù)，如波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和校驗位等實驗步驟詳細(xì)指導(dǎo)3.編寫串口通信程序在單片機(jī)上編寫串口初始化程序，設(shè)置串口通信參數(shù)編寫數(shù)據(jù)發(fā)送和接收程序，實現(xiàn)單片機(jī)與計算機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換實驗步驟詳細(xì)指導(dǎo)4.程序下載與調(diào)試將編寫好的程序下載到單片機(jī)中通過調(diào)試工具觀察程序運(yùn)行情況和串口通信數(shù)據(jù)實驗步驟詳細(xì)指導(dǎo)03發(fā)送數(shù)據(jù)并觀察單片機(jī)接收情況，同時接收單片機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)并顯示015.數(shù)據(jù)傳輸與測試02在計算機(jī)端打開串口調(diào)試助手，設(shè)置與單片機(jī)相同的串口通信參數(shù)實驗步驟詳細(xì)指導(dǎo)展示程序運(yùn)行結(jié)果和串口通信數(shù)據(jù)截圖或記錄評估標(biāo)準(zhǔn)包括實驗完成度、程序正確性、通信穩(wěn)定性和創(chuàng)新性等方面展示實驗過程中硬件連接和軟件配置截圖或照片實驗結(jié)果展示和評估標(biāo)準(zhǔn)06課程總結(jié)與回顧串口通信是一種異步通信方式，通過發(fā)送和接收數(shù)據(jù)流實現(xiàn)設(shè)備間的信息交換。串口通信原理包括數(shù)據(jù)位、停止位、校驗位等參數(shù)，用于保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性。串口通信協(xié)議通過配置串口參數(shù)、發(fā)送和接收數(shù)據(jù)等步驟，實現(xiàn)單片機(jī)與計算機(jī)或其他設(shè)備間的通信。串口編程方法關(guān)鍵知識點總結(jié)常見問題解答串口通信中如何設(shè)置波特率？答：波特率的設(shè)置需要與通信對方設(shè)備匹配，一般可通過單片機(jī)的定時器或外部晶振來實現(xiàn)。如何解決串口通信中的數(shù)據(jù)丟失問題？在進(jìn)行串口編程時，需要注意哪些問題？答：需要注意正確配置串口參數(shù)、合理處理接收到的數(shù)據(jù)、避免數(shù)據(jù)沖突等問題。答：可以通