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10.5使用逻辑分析仪测量串口通信 万用表、示波器、逻辑分析仪是电子工程师常用的测量设备。万用表主要用来测量电压、电流等参数，示波器通常用来测量模拟信号等信号质量参数，逻辑分析仪通常用来分析数字通信信号以及解析通信协议。对于串口通信这种数字通信，用逻辑分析仪可以清晰的测量出每一位的脉宽，波特率，还可以将串口通信数据直接解析出来，是数字信号分析利器。 下面使用Kingst品牌的 LA5016逻辑分析仪测量一下上一小节串口助手按照三种情况发送“31”后，单片机的RXD引脚接收到的波形数据，以及TXD引脚发送出去的波形数据，按照使用方法将逻辑分析仪的通道0和通道1分别接到单片机的RXD和TXD引脚上，GND接到单片机的GND插针上，测量到的波形如图10-5所示，从图上可以看到测量的单片机TXD发送引脚一个脉冲宽度大概是104.156us，9600波特率的一个位宽理论值是1/9600=104.166us。 图10-5 逻辑分析仪信号测量图 逻辑分析仪不仅仅可以测量波形的脉冲宽度，周期，占空比频率这些信息，对于标准的通信协议，可以直接将波形解析出HEX格式，同时软件右下角也可以显示出解析后的数据。如图10-6所示。从图上还可以看出解析的过程中，有一个圆绿点表示串口起始位，白点表示数据位，方红点表示停止位。
10-6 逻辑分析仪解析串口图（一） 除了可以显示成为十六进制数据，还可以显示成其他格式。将第三次发送的“文本模式”下的“31”的发送和接收数据显示格式，同时显示HEX和ASCII格式，如图10-7所示。 10-7 逻辑分析仪解析串口图（二） 合理使用工具，可以将一些信号参数更加清晰直观的展示出来，在项目开发过程中起到事半功倍的效果。 10.6 指针的概念与指针变量的声明10.6.1变量的地址要研究指针，得先来深入理解内存地址这个概念。打个比方：整个内存就相当于一个拥有很多房间的大楼，每个房间都有房间号，比如从101、102、103一直到NNN，可以说这些房间号就是房间的地址。相对应的内存中的每个单元也都有自己的编号，比如从0x00、0x01、0x02一直到0xNN，同样可以说这些编号就是内存单元的地址。房间里可以住人，对应的内存单元里就可以“住进”变量了：假如一位名字叫A的人住在101房间，可以说A的住址就是101，或者101就是A的住址；对应的，假如一个名为x的变量住在编号为0x00的这个内存单元中，那么可以说变量x的内存地址就是0x00，或者0x00就是变量x的地址。 基本的内存单元是字节，英文单词为Byte，STC89C52单片机共有512字节的RAM内存，它分为内部256字节和外部256字节，仅以内部的256字节为例，很明显其地址的编号从0开始就是0x00～0xFF。用C语言定义的各种变量就存在0x00～0xFF的地址范围内，而不同类型的变量会占用不同数量的内存单元，可以结合前面讲过的C语言变量类型深入理解。假如现在定义了unsigned char a = 1; unsigned char b = 2; unsigned int c = 3; unsigned long d = 4; 这样4个变量，把这4个变量分别放到内存中，如表10-4所示。 变量a、b和c和d之间的变量类型不同，因此在内存中所占的存储单元也不一样，a和b都占一个字节，c占了2个字节，而d占了4个字节。那么，a的地址就是0x00，b的地址就是0x01，c的地址就是0x02，d的地址就是0x04，它们的地址的表达方式可以写成：&a，&b，&c，&d。这样就代表了相应变量的地址，C语言中变量前加一个&表示取这个变量的地址，&在这里就叫做“取址符”。 这里有一点延伸内容，变量c是unsigned int类型的，占了2个字节，存储在了0x02和0x03这两个内存地址上，那么0x02是它的低字节还是高字节呢？这个问题由所用的C编译器与单片机架构共同决定，单片机类型不同就有可能不同。比如：在Keil+51单片机的环境下，0x02存的是高字节，0x03存的是低字节。这是编译底层实现上的细节问题，并不影响上层的应用，如下这两种情况在应用上丝毫不受这个细节的影响：强制类型转换——b = (unsigned char) c，那么b的值一定是c的低字节；取地址——&c，则得到的一定是0x02，这都是C语言本身所决定的规则，不因单片机编译器的不同而有所改变。 实际生活中要寻找一个人有两种方式，一种方式是通过它的名字来找人，还有第二种方式就是通过它的住址来找人。在派出所的户籍管理系统的信息输入方框内，输入小明的家庭住址，系统会自动指向小明的相关信息，输入小刚的家庭住址，系统会自动指向小刚的相关信息。这个供输入地址的方框，在户籍管理系统叫做“地址输入框”。 那么，在C语言中，要访问一个变量，同样有两种方式：一种是通过变量名来访问，另一种自然就是通过变量的地址来访问了。在C语言中，地址就等同于指针，变量的地址就是变量的指针。要把地址送到上边那个所谓的“地址输入框”内，这个“地址输入框”既可以输入x的指针，又可以输入y的指针，所以这个“地址输入框”相当于一个特殊的变量——保存指针的变量，因此称之为指针变量，简称为指针，通常说的指针是指指针变量。 地址输入框输入谁的地址，指向的就是这个人的信息，而给指针变量输入哪个普通变量的地址，它自然就指向了这个变量的内容，通常的说法就是指针指向了该变量。 10.6.2 指针变量的声明在C语言中，变量的地址往往都是编译系统自动分配的，对用户来说是不知道某个变量的具体地址的。所以定义一个指针变量p，把普通变量a的地址直接送给指针变量p就是p = &a;这样的写法。 对于指针变量p的定义和初始化，一般有两种方式，这两种方式初学者很容易混淆，死记硬背完全记住是最好的办法。 方法1：定义时直接进行初始化赋值。 unsigned char a; unsigned char *p = &a; 方法2：定义后再进行赋值。 unsigned char a; unsigned char *p; p = &a; 这两种写法都是正确的。定义的指针变量前边加了个*，这个*p就代表了这个p是个指针变量，不是个普通的变量，它是专门用来存放变量地址的。此外，定义*p的时候，用了unsigned char来定义，这里表示的是这个指针指向的变量类型是unsigned char型的。 指针变量比较好理解，但是为什么读者还是学不好指针呢？在C语言中，有一些运算和定义是有区别的。重点强调两个区别，只要把这两个区别弄明白了，起码指针变量这部分就不是问题了。这两个重要区别也需要死记硬背记住。 第一个重要区别：指针变量p和普通变量a的区别。定义一个变量a，同时也可以给变量a赋值a = 1，也可以赋值a = 2。定义一个指针变量p，另外还定义了一个普通变量a=1，普通变量b=2，那么这个指针变量可以指向a的地址，也可以指向b的地址，可以写成p = &a，也可以写成p = &b，就是不能写成p = 1或者p = 2或者p = a，这三种表达方式都是错的。 因此这里不要看到定义*p的时候前边有个unsigned char型，就错误的赋值p=1，这个只是说明p指向的变量是这个unsigned char类型的，而p本身，是指针变量，不可以给它赋值普通的值或者变量，后边会直接把指针变量称之为指针，要注意一下这个小细节。 第二个重要区别：定义指针变量*p和取值运算*p的区别。 “*”这个符号，在C语言有三个用法，第一个用法是乘法运算符号。 第二个用法，是定义指针变量的时候用的，比如unsigned char *p，这个地方使用“*”代表的意思是p是一个指针变量，而非普通的变量。 第三种用法，是取值运算，它和定义指针变量是完全两码事，比如： unsigned char a = 1; unsigned char b = 2; unsigned char *p; p = &a; b = *p; 这样运算完之后，b的值为1。在这段代码中，&a表示取a这个变量的地址，把这个地址送给p，再用*p运算是取指针变量p指向的地址的变量的值，把这个值送给b，结果相当于b=a。同样是*p，放在定义的位置就是定义指针变量，放在执行代码中就是取值运算。 10.6.3指针的简单示例为了巩固指针的用法，使用指针实现流水灯程序，从简单程序开始了解指针。 这是一个使用指针实现流水灯的例子，纯粹是为了讲指针而写这样一段程序，程序中传递的是buf的地址，把这个地址直接传递给函数ShiftLeft的形参指针变量p，也就是p指向了buf。对比之前的函数调用有重大区别，如果是普通变量传递，只能单向的，也就是说，主函数传递给子函数的值，子函数只能使用却不能改变。而现在传递的是指针，*p就是直接取了buf这个变量的值，并且将其进行了修改。 再次强调，只要是*p前边带了变量类型如unsigned char，就是表示定义了一个指针变量p，而执行代码中的*p，是指p所指向的内容。 通过理论的学习和这样一个例程对指针有一个初步的认识，至于它的灵活应用，需要在后边的程序中慢慢去体会。 10.7 练习题1、能够理解UART串口通信的基本原理和通信过程。 2、学会通过配置寄存器，实现串口通信的基本操作过程。 3、了解字符和数据之间的转换依据和方法。 4、完成通过串口控制流水灯流动和停止的程序。 5、理解指针的基本概念。
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