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AVR单片机串口USART与PC通讯实例,讲解原理和程序

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筑梦守心 发表于 2019-9-18 11:27 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
“并行”通讯:是指8位数据同时通过并行线进行传送,这样数据传送速度大大提高,但并行传送的线路长度受到限制,因为长度增加,
                          干 扰就会增加,数据也就容易出错。
“串行”通讯:形容一下就是 一条车道,而并口就是有8个车道同一时刻能传送8位(一个字节)数据。但是并不是并口快,由于8位通道
                          之间的互相干扰。传输时速度就受到了限制。而且当传输出错时,要同时重新传8个位的数据。串口没有干扰,传输重
                            发一位就可以了。所以要比并口快。
      串行通讯协议较多,单片机常用的有USART,SPI,TWI,1-Wire 等。
串行通讯有分为同步和异步通讯:通俗讲 同步就是你叫我去吃饭,我听到了就和你去吃饭;如果没有听到,你就不停的叫,直到我告诉
                       你听到了,才一起去吃饭。异步就是你叫我,然后自己去吃饭,我得到消息后可能立即走,也可能等到下班才去吃饭。
  同步通讯:收信发信双方在使用同步时钟,在同一时刻传输线上的数据就是要传输的信息。
  异步通讯:以字符为传输单位,字符与字符之间是异步的,而字符的位是同步的
USART:异步串行通讯,常用与单片机和单片机,单片机和PC电脑间的数据传输。
波特率:表征通讯速度的参数,单位是位/秒(b/s),即每秒钟传输的二进制位数,如 波特率9600,表示每秒钟传输9600个二进制位
              数据。收发双方必须采用同样的波特率。波特率不同将无法正常通讯。
全双工通讯:指是的是可以同时发送和接收数据。
半双工通讯:指的是在同一时刻只能发送或只能接收数据。
单片机与PC通讯的电平转换:单片机的电压一般是TTL电平,电压0v-5v,PC机串口采用的是RS-232协议,它的的电压范围
                                               是-15-+15v, 电平不同,无法通讯。要实现通讯,必须进行电平和逻辑关系的转换,  一般用
                                                MAX232集成芯片进行电平的转换。
ATmega16 串口结构:有一个全双工的串行口,有两条通讯线,TXD:数据发送线,RXD:数据接收线,对应的单片机外部引脚为PD1,PD0
               相关寄存器:UDR        串口数据寄存器,
                                    UCSRA   串口控制与状态寄存器A
                                    UCSRB   串口控制与状态寄存器B
                                    UCSRC  串口控制与状态寄存器C
                                    UBRRH,UBRRL  波特率寄存器


发生器对波特率发生器的输出时钟进行2、8或16 的分频,具体情况取决于工作模式,如下图:


如:系统时钟频率f=8MHZ,异步正常模式(16分频),波特率9600
     则: UBRR=8000000/16*9600-1=52-1=51;   波特率寄存器赋值:UBRRH=0;  UBRRL=51;
操作步骤:
      一、设置异步模式: UCSRC|=(1<<URSEL)|(1<<URMEL);  //UCSRC和UBRRH寄存器共用一个地址,写UCSRC时,URSEL应置1
     二、设置数据帧格式: 8位数据位,一位停止位,UCSRC|=(1<<URSEL)|(1<<UCSZ1)|(1<<UCSZ);
     三、设置波特率寄存器: UBRRL=51;UBRRH=0;
     四、使能发送接收:         UCSRB|=(1<<TXEN)|(1<<RXEN);
    五、 中断总使能: SREG=0X80;
//函数功能:通过PC 串口向单片发送数据,单片机接收数据后,送到PA口显示,再送回到PC机

单片机源程序如下:
  1. #include<iom16v.h>
  2. #include<macros.h>
  3. #define fosc 8000000  //晶振8MHZ
  4. #define baud 9600     //波特率定义
  5. /*端口初始化函数*/
  6. void  init(void)
  7. {
  8. PORTA = 0xFF;   //PA口输出高电平
  9. DDRA  = 0xFF;  //PA口 设置为输出
  10. PORTD = 0X00;       //USART的发送接收端口分别为PD0和PD1
  11. DDRD|=(1<<PD1);       //PD0为接收端口置为输入;PD1为发送端口置为输出
  12. }
  13. /*串口初始化函数*/
  14. void uart_init(void)
  15. {
  16. UCSRB = 0x00;
  17. UCSRA = 0x00;
  18. UCSRC |= (1<<URSEL)|(1 << UCSZ1)|(1 << UCSZ0);   //异步,数据格式8,N,1
  19. //UCSRC寄存器与UBRRH寄存器共用相同的I/O地址,写 UCSRC时,URSEL应设置为1。
  20. UBRRL=51;      //设置波特率寄存器
  21. UBRRH=0;
  22. UCSRB |= (1 << TXEN)|(1 << RXEN);    //发送接收使能
  23. }
  24. /*发送数据函数*/
  25. void send(unsigned char i)
  26. {
  27. while(!(UCSRA&(1<<UDRE)));   //只有数据寄存器为空时才能发送数据
  28. UDR=i;
  29. }
  30. /*以下是接收数据函数*/
  31. unsigned char  receive(void)
  32. {
  33. while(!(UCSRA&(1<<RXC)));  //等待接收完成
  34. return UDR;
  35. }
  36. /*主函数*/
  37. void main(void)
  38. {
  39. unsigned char temp;
  40. init();
  41. uart_init();
  42. while(1)
  43. {
  44.   temp=receive();    //接收数据
  45.   PORTA=~temp;      //将接收的数据取反后送PA口显示   
  46.   send(temp);     //向PC机发送数据
  47. }
  48. }
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