串口代码发送_1

Tutorial: 电子电路 Category: 嵌入式 Published: 2026-08-29 08:09:36 Views: 0 Likes: 0 Comments: 0

048.6.4 串口代码发送(1)

#include "reg52.h"
#include <intrins.h>

typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int uint;

uint count = 0;

sbit LED1 = P1^0;
sbit LED2 = P1^1;

void Delay_xms(uint xms)    //@11.0592MHz
{
    uchar data i, j;

    while (xms)
    {
        _nop_();
        i = 2;
        j = 199;
        do
        {
            while (--j);
        } while (--i);
        xms--;
    }
}

void UART_Send_Byte(uchar send_byte)
{
    SBUF = send_byte;
    while (TI == 0);
    TI = 0;
}

void UART_Send_Str(uchar *send_str)
{
    while (*send_str != '\0')
    {
        UART_Send_Byte(*send_str++);
    }
}

void main()
{
    SCON = 0x50;
    PCON &= 0x7F;
    TMOD &= 0x0F;
    TMOD |= 0x20;
    TH1 = 0xFD;
    TL1 = 0xFD;
    TR1 = 1;
    ES = 1;
    EA = 1;                    // 总中断打开

    while (1)
    {
        for (count = 0; count < 26; count++)
        {
//          SBUF = 'a' + count;
//          while (TI == 0);
//          TI = 0;
            UART_Send_Byte('a' + count);
        }

//      SBUF = '\n';
//      while (TI == 0);       // while (!TI);
//      TI = 0;
        UART_Send_Byte('\n');
        UART_Send_Byte('\n');
        UART_Send_Str("i am wfeng!\r\n");
    }
}

/*****************
串口的中断处理函数
*****************/
void UART_Routine(void) interrupt 4
{

}

一、串口代码编写

本节从串口被软件占用的常见问题入手，完成STC89C52串口方式1的初始化，并尝试通过SBUF发送字符。代码的核心不只是“把字符写进寄存器”，还要保证写入速度不超过UART硬件发送一帧所需的速度。

整个发送链路可以先概括为：

11.0592MHz系统时钟
        │
        ▼
定时器1模式2产生溢出节拍 ─→ UART分频电路 ─→ 9600波特发送时钟
                                                │
CPU写SBUF ─→ 发送缓冲器 ─→ 发送移位寄存器 ─────┴→ P3.1/TXD
                                  │
                                  └→ 一帧发送到规定时刻后，TI=1

其中定时器1只提供时间基准，UART硬件负责依次输出起始位、8个数据位和停止位。程序不需要在定时器中断里逐位发送数据。

1.1 问题解答

串口助手打开后，为什么可能烧写失败

Windows中的串口通常以独占方式打开。同一个COM端口已经被串口助手占用时，STC下载工具无法再次打开它，便可能提示“设备打开失败”或类似错误。

串口助手 ──已经占用COM端口──┐
                            ├─ 同一时刻发生资源冲突
下载工具 ──尝试打开COM端口──┘

处理步骤如下：

关闭串口助手中的“打开串口”状态；如果仍不确定，直接退出串口助手。
在下载工具中重新选择正确的COM端口。
重新点击下载，再按开发板要求重新上电或复位。
下载完成后，再打开串口助手进行收发测试。

关闭串口助手不是串口协议本身的要求，而是为了释放电脑上的COM端口。若使用两个不同的USB转串口设备，并且对应不同COM端口，则可以分别被不同软件打开。

串口助手最小化后在哪里

部分串口软件最小化后不会继续显示在任务栏，而是进入Windows右下角通知区域。图标可能直接显示，也可能收进“显示隐藏的图标”小三角中。此时再次从桌面启动软件，可能形成两个程序实例。

为什么再次打开软件会提示串口不存在或打开失败

常见原因不是COM端口真的消失，而是先启动的实例仍在后台并占用了端口。应先检查任务栏和通知区域，关闭正在占用端口的实例，再保留一个串口助手重新打开。

还可以在设备管理器中确认以下信息：

检查项	正常情况	异常时的处理方向
COM端口号	与串口助手、下载工具所选编号一致	重新选择实际端口
USB转串口设备	插入后能正常出现	检查数据线、驱动和USB接口
软件实例数量	同一端口只由一个软件打开	关闭重复实例
串口状态	下载时由下载工具占用，调试时由串口助手占用	按用途切换占用者

1.2 串口代码编写

可以复制一个能够正常编译和下载的Keil工程作为基础，再修改工程目录名称和程序内容。复制工程的目的，是保留芯片型号、启动文件、晶振配置和下载输出选项等已有设置；仍要确认Keil当前打开的是复制后的工程，避免把代码写进其他实验目录。

如果Keil左侧工程树消失，可依次选择View → Project Window恢复，再打开工程中的main.c。

1.2.1 定时器配置

从定时器实验工程开始改写时，应移除不再使用的定时器0初始化和定时器0中断服务程序，例如ET0、TR0、TH0/TL0配置；串口初始化则需要配置SCON、PCON、TMOD、TH1/TL1和TR1。

串口方式1常用的初始化顺序如下：

1. SCON = 0x50       选择方式1并允许接收
2. PCON.SMOD = 0     波特率不加倍
3. TMOD高4位 = 0010  定时器1使用模式2
4. TH1 = TL1 = 0xFD 设置9600波特所需的重装值
5. TR1 = 1           启动定时器1
6. 按程序结构决定是否打开ES和EA

这里要区分“定时器1运行”和“定时器1中断”：

配置	功能	仅作为UART波特率发生器时是否需要
`TR1=1`	让定时器1开始计数	需要
`ET1=1`	允许定时器1溢出时打断CPU	不需要
`ES=1`	允许`TI`或`RI`触发串口中断	只有采用串口中断时需要
`EA=1`	打开CPU总中断门控	采用中断时需要

纯查询方式发送只需轮询TI，可以不打开ES和EA。配套程序保留ES=1、EA=1和串口中断函数，是为了继续扩展中断接收；如果只保留一个空的串口中断函数，则仍应确保TI、RI不会长期保持为1。

1.2.2 配置串口和定时器

本实验采用11.0592MHz晶振、串口方式1、9600波特、8位数据、无校验、1位停止位。初始化代码为：

SCON = 0x50;
PCON &= 0x7F;
TMOD &= 0x0F;
TMOD |= 0x20;
TH1 = 0xFD;
TL1 = 0xFD;
TR1 = 1;
ES = 1;
EA = 1;

这些语句不是互相独立的“固定模板”，而是共同构成一条完整的波特率和收发控制链。SCON决定帧工作方式，PCON决定倍率，定时器1决定基础溢出率，TR1决定时钟是否真正运行，ES/EA决定CPU是否响应串口中断。

1.2.2.1 串行控制寄存器SCON

SCON=0x50的二进制形式是0101 0000B：

位号： B7   B6   B5   B4   B3   B2   B1   B0
符号： SM0  SM1  SM2  REN  TB8  RB8  TI   RI
数值：  0    1    0    1    0    0    0    0

位或位组	当前值	作用
`SM0 SM1`	`01`	选择串口方式1，即8位UART、波特率可变
`SM2`	0	普通点对点方式1接收，不启用多机筛选
`REN`	1	允许接收器监视`P3.0/RXD`
`TB8/RB8`	0	本实验方式1不使用第9数据位发送功能
`TI`	0	初始化时清除发送标志
`RI`	0	初始化时清除接收标志

REN只控制接收器，不控制发送器。发送由“向SBUF写入一个字节”启动，所以即使只做发送，REN=0也不会阻止TXD发送；设置REN=1是为后续接收或全双工通信做好准备。

1.2.2.2 电源控制寄存器PCON

PCON的最高位B7是SMOD。方式1的波特率关系为：

$ \text{波特率}=\frac{2^{SMOD}}{32}\times\text{定时器1溢出率} $

SMOD=0时不加倍，SMOD=1时波特率变为相同定时器配置下的2倍。代码采用：

PCON &= 0x7F;

其按位运算过程为：

PCON原值： b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
掩码0x7F：  0  1  1  1  1  1  1  1
按位与后：  0 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
            ▲
          仅SMOD被清0

PCON不能位寻址，因此使用掩码清除B7，同时保留其余电源控制位和通用标志位。这里操作的必须是PCON，不能写成SCON &= 0x7F。

1.2.2.3 定时器/计数器工作模式寄存器TMOD

TMOD的高4位控制定时器1，低4位控制定时器0：

位号：  B7     B6    B5  B4 │ B3     B2    B1  B0
符号： GATE1  C/T1  M1  M0 │ GATE0  C/T0  M1  M0
对象： └────── 定时器1 ────┘ │ └────── 定时器0 ────┘

串口使用定时器1内部定时、模式2自动重装，因此定时器1的高4位应为0010B，即整个字节中的0x20，不是0x02。

TMOD &= 0x0F;  // 清除高4位，保留定时器0的低4位
TMOD |= 0x20;  // 高4位置0010：定时器1、内部定时、模式2

模式2内部使用TL1计数，使用TH1保存重装值：

                    ┌──────────── 自动重装 ────────────┐
                    │                                 │
TH1保存0xFD ────────┘                                 │
                                                      ▼
系统时钟÷12 ─→ TL1：0xFD → 0xFE → 0xFF → 溢出 → 重新回到0xFD
                                           │
                                           └→ 向UART提供溢出节拍

这种结构相当于一个“工作计数器”和一个“初值仓库”：

TL1不断计数。
TH1不参与这一轮递增，专门保存下一轮要装入TL1的数值。
溢出时由硬件重装，不需要在定时器1中断中手工再次写入初值。

在12T计数方式下，定时器1溢出率为：

$ f_{overflow}=\frac{f_{osc}}{12(256-TH1)} $

代入fosc=11.0592MHz、TH1=0xFD=253：

$ f_{overflow}=\frac{11,059,200}{12\times(256-253)}=307,200Hz $

再代入SMOD=0：

$ \text{波特率}=\frac{1}{32}\times307,200=9,600\text{ bit/s} $

所以初始化时写入：

TH1 = 0xFD;  // 保存以后每轮的自动重装值
TL1 = 0xFD;  // 设置启动后的第一轮计数初值

若晶振频率或定时器的1T/6T/12T设置改变，0xFD未必仍对应9600波特，必须重新计算。

1.2.2.4 定时器的运行

TR1 = 1;

TR1是定时器1运行控制位。置1后，TL1才会持续计数并周期性溢出；如果漏掉这条语句，UART方式1得不到发送和接收时钟，即使已经写入SBUF也不能正常通信。

定时器1与UART的实际分工如下：

定时器1：产生等间隔的溢出脉冲
                       │
                       ▼
UART分频器：形成每一位所需的发送时钟和16倍接收采样时钟
                       │
             ┌─────────┴─────────┐
             ▼                   ▼
      发送移位寄存器移1位   接收器执行一次采样节拍

“时间到了发送或接收一个数据”容易产生误解。一次定时器1溢出不是发送一个完整字节，也不需要CPU响应一次定时器中断；多个溢出节拍经过UART内部硬件分频后，共同确定每一位的宽度。

ES=1是打开串口中断分开关，EA=1是打开CPU总中断开关，它们不是“完成定时器1中断配置”。串口中断的逻辑条件为：

$ (TI\lor RI)\land ES\land EA $

1.2.2.5 串口的中断处理函数

Keil C51中，串口中断号为4，对应中断向量地址0x0023。正确的函数声明形式为：

void UART_Routine(void) interrupt 4
{
    /* 串口中断处理代码 */
}

UART_Routine只是函数名，可以自行命名；interrupt 4才决定编译器把它连接到串口中断入口。常见中断号对应关系如下：

中断号	中断源
0	外部中断0
1	定时器0
2	外部中断1
3	定时器1
4	串口中断

当ES=1、EA=1时，TI或RI置1都可能使CPU进入这个函数。两种标志共用同一入口，所以正式采用中断收发时，应分别判断并清除它们：

void UART_Routine(void) interrupt 4
{
    if (RI == 1)
    {
        RI = 0;
        /* 读取SBUF */
    }

    if (TI == 1)
    {
        TI = 0;
        /* 继续发送或更新发送状态 */
    }
}

如果允许串口中断却完全没有对应入口，CPU在请求到来时会跳到串口中断向量，随后执行的内容不可控，可能跑飞或出现异常。若发送完全采用查询方式，更直接的方案是不开ES，这样也不需要为了查询发送而保留空中断函数。

1.2.2.6 寄存器赋值发送数据

向SBUF写入一个字节，就会把这个字节交给UART发送硬件：

SBUF = 'a';

单引号表示字符常量。ASCII编码中'a'的数值为0x61，因此该语句实际写入的是0x61。UART方式1随后在线路上自动发送：

空闲1 │ 起始位0 │ D0 │ D1 │ D2 │ D3 │ D4 │ D5 │ D6 │ D7 │ 停止位1
                    0x61的8个数据位，低位先发

SBUF发送通路可以拆成三个硬件层次：

CPU内部总线
    │ 执行 SBUF='a'
    ▼
发送SBUF/发送缓冲器      暂存CPU交付的1个字节
    │
    ▼
发送移位寄存器           每到一个发送时钟移出1位
    │ 自动添加START/STOP
    ▼
P3.1/TXD                 对外输出高、低电平波形
    │
    └─ 到规定时刻后由硬件置 TI=1，软件再清TI

它不是一个可以无限接收数据的队列。CPU执行C语句的速度远快于9600波特UART移出数据的速度，所以每次写SBUF后必须确认UART已经完成当前发送阶段。最基本的查询写法是：

SBUF = 'a';
while (TI == 0);
TI = 0;

while(TI==0);末尾的分号表示循环体为空：CPU一直检查TI，直到硬件把它置1，然后执行下一句清零。也可以写成while(!TI);，含义相同。

把这三句封装成函数后，不容易在多处发送代码中漏掉等待或清标志：

void UART_Send_Byte(uchar send_byte)
{
    SBUF = send_byte;
    while (TI == 0);
    TI = 0;
}

构建工程时出现warning不应一概忽略，应先阅读具体信息。本实验若提示Delay_xms已定义但未被调用，通常不妨碍生成HEX文件；可以删除未使用函数，也可以在后续需要延时时再调用。error必须解决，warning则要判断是否会影响当前功能和后续维护。

下载程序前应先释放串口助手占用的COM端口。程序运行后，如果while(1)持续发送，串口通信指示灯可能快速闪烁，串口助手也会不断接收字符；指示灯的具体表现取决于开发板的串口转换和指示电路。

1.2.2.7 应用案例

使用for循环尝试发送a～z

ASCII编码中的小写英文字母连续排列：'a'=0x61、'b'=0x62，一直到'z'=0x7A。因此可以通过'a'+count依次得到26个字母：

for (count = 0; count < 26; count++)
{
    SBUF = 'a' + count;
}

`count`	表达式	数值	字符
0	`'a' + 0`	`0x61`	a
1	`'a' + 1`	`0x62`	b
2	`'a' + 2`	`0x63`	c
…	…	…	…
25	`'a' + 25`	`0x7A`	z

这里的循环边界必须是count < 26。若写成count <= 26，最后一次会得到'{'，因为0x7A+1=0x7B。

为什么串口助手没有稳定地按abcdefghijklmnopqrstuvwxyz显示

问题不在ASCII加法，而在循环内连续写SBUF却没有等待TI。9600波特、8N1格式下，一帧包含1位起始位、8位数据位和1位停止位，共10个位：

$ T_{byte}=\frac{10}{9600}\text{s}\approx1.0417\text{ms} $

发送26个字母至少需要：

$ 26\times1.0417\text{ms}\approx27.08\text{ms} $

CPU执行26次简单循环远少于27ms。UART还没发送完前一个字节，程序就继续写入后面的字符，而经典8051发送硬件没有能够容纳整串字符的多字节FIFO，结果便会丢失待发送字符，接收端也无法得到稳定、连续的a～z顺序。

CPU写入速度： a → b → c → d → e → …… → z     非常快
                  ╲  ╲  ╲  ╲
UART发送速度：     [一帧约1.04ms] → [下一帧]    明显更慢

没有等待TI：多个写操作争用有限的发送缓冲，字符丢失
等待TI：    前一帧到达发送完成时刻后，再交付下一字节

正确的查询发送方式是在每次循环中等待并清除TI：

for (count = 0; count < 26; count++)
{
    SBUF = 'a' + count;
    while (TI == 0);
    TI = 0;
}

使用完整程序中的封装函数会更清晰：

for (count = 0; count < 26; count++)
{
    UART_Send_Byte('a' + count);
}

发送换行和字符串时也应复用同一个单字节发送函数。C字符串以'\0'作为结束标志，可以逐字符发送：

void UART_Send_Str(uchar *send_str)
{
    while (*send_str != '\0')
    {
        UART_Send_Byte(*send_str++);
    }
}

需要区分几个常见转义字符：

写法	名称	ASCII值	常见作用
`'\n'`	换行LF	`0x0A`	光标移动到下一行
`'\r'`	回车CR	`0x0D`	光标回到本行开头
`'\0'`	字符串结束符NUL	`0x00`	标记C字符串结束，不作为正文发送

不同串口终端对换行的处理可能不同，发送文本行时常使用"\r\n"。最终发送流程应遵循同一原则：每向SBUF交付一个字节，都要用TI确认硬件已经推进到可以处理下一字节的时刻，再清除标志并继续发送。

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