串口代码发送_2

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

049.6.5 串口代码发送(2)

#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、任务资源图

上一阶段连续执行SBUF='a'+count时，串口助手没有稳定显示abcdefghijklmnopqrstuvwxyz。根本原因不是串口没有初始化，而是CPU没有按照SCON中的发送标志TI与UART硬件同步：CPU写入下一个字符时，前一个字符可能仍在发送。

TI和RI都是串行控制寄存器SCON中的标志位，并不是两个独立寄存器：

SCON（地址0x98）

位号： B7   B6   B5   B4   B3   B2   B1   B0
符号： SM0  SM1  SM2  REN  TB8  RB8  TI   RI
                                      │    │
                                      │    └─ 接收中断请求标志
                                      └────── 发送中断请求标志

本节的核心任务可以归纳为三步：

每次向SBUF写入一个字节后，等待硬件把TI置1。
由软件把TI清0，为下一次发送状态判断做好准备。
把单字节发送流程封装成函数，再利用指针逐字节发送字符串。

待发送字节 ─→ UART_Send_Byte ─→ SBUF ─→ UART硬件发送 ─→ TI=1
                    ▲                                      │
                    └──────── 软件清TI后发送下一字节 ───────┘

这种“硬件置位、软件查询、软件清零”的交互方式，是学习外设状态标志的典型模式。程序不能只负责下达动作，还要读取外设反馈的状态。

二、串口发送原理

向SBUF写入数据只表示CPU把一个字节交给串口硬件。UART还要用波特率时钟把并行字节转换成串行帧，然后从P3.1/TXD逐位输出：

CPU内部总线
    │ 写SBUF
    ▼
发送缓冲/装载逻辑 ─→ 发送移位寄存器 ─→ 起始位与停止位控制 ─→ P3.1/TXD
                             ▲                                  │
                             │                                  ▼
                  定时器1提供波特率时基                  外部串口线路
                             │
                             └──────── 发送到规定时刻，TI=1

方式1的一帧由1位起始位、8位数据位和1位停止位组成。数据位按照D0→D7低位先发：

空闲 │ START │ D0 │ D1 │ D2 │ D3 │ D4 │ D5 │ D6 │ D7 │ STOP │ 空闲
  1  │   0   │             8个数据位              │  1   │  1
                                                       ▲
                                               STOP开始时TI=1

在串口方式1中，发送停止位开始时，硬件将TI置1。工程中可以把它理解为“当前帧已经推进到允许软件处理下一字节的时刻”。严格来说，TI并不是在整段停止位完全结束之后才置1，因此“TI=1表示最后一位电平已经彻底结束”并不精确。

SCON=0x50在初始化时令TI=0。一帧发送到规定时刻后，硬件只负责置1，不会自动清零；软件必须执行：

TI = 0;

如果不等待TI就连续写入SBUF，CPU的写入速度会远高于串口移位速度。9600波特、8N1时，一个字节至少占用：

$ T_{byte}=\frac{1+8+1}{9600}\approx1.0417\text{ms} $

经典8051发送硬件没有能保存整串字符的多字节FIFO，因此连续快速写入会丢失待发送字符，串口助手看到的内容就无法保持预期顺序。

三、发送一个字符

3.1 代码讲解与串口发送原理

查询方式发送一个字节的完整流程为：

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

逐句解释如下：

语句	作用
`SBUF='a';`	将ASCII字节`0x61`交给UART，并启动一帧发送
`while(TI==0);`	当硬件尚未置位`TI`时原地等待
`TI=0;`	软件清除发送标志，为下一次发送准备

while(TI==0);末尾的分号非常关键。它表示循环体是一个空语句：

TI=0：条件成立 → 继续空循环 → 继续检查TI
TI=1：条件不成立 → 跳出循环 → 执行TI=0

也可以写成：

while (!TI);

因为!TI在TI=0时为1，在TI=1时为0，所以两种写法效果相同。while(TI!=1);也能表达相同逻辑，但while(TI==0);通常更直观。

这个等待属于阻塞式查询。等待期间CPU不能处理主循环中的其他任务，代码简单但效率不高，适合入门实验和少量数据发送。实际项目还可以使用发送中断、环形缓冲区或DMA等方式减少阻塞；经典STC89C52 UART没有DMA，通常使用中断配合软件缓冲区。

为什么for循环需要大括号

C语言的for、while和if在没有大括号时，只控制紧随其后的第一条语句。要让“写SBUF、等待TI、清TI”三条语句都属于循环体，必须使用大括号：

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

若省略大括号，只有SBUF='a'+count;会循环26次，等待和清零只在循环结束后执行一次，仍会导致发送错乱。

3.2 例题1: 串口发送的代码实现与调试

发送a～z的代码为：

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

ASCII编码中的小写字母连续排列，所以'a'+0到'a'+25依次对应a到z。串口助手应重复显示：

abcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyz...

如果显示的字符仍然异常，应依次检查：

检查项	本实验应采用的设置或现象
串口波特率	9600
数据格式	8位数据、无校验、1位停止位，即8N1
单片机晶振	11.0592MHz
定时器1重装值	`TH1=TL1=0xFD`，且使用12T计数条件
发送等待	每个字节后都等待`TI=1`并清零
串口助手显示模式	文本/ASCII显示，而不是只按HEX格式观察

编译并生成HEX文件后，应先关闭串口助手以释放COM端口，再由下载工具烧写。下载完成后重新打开串口助手观察输出。串口助手字体大小只影响显示效果，不改变接收到的字节内容；字符难以观察时，可以在软件的界面或主题设置中调大字体。

调试时还可以临时把循环上限设为20。这样只会发送a到t，可用于验证循环边界确实参与了输出控制；验证完成后再恢复为26。

四、发送后加换行符

如果a～z连续重复而没有行分隔，内容不易观察。可以在for循环之后再发送换行字符：

SBUF = '\n';
while (TI == 0);
TI = 0;

如果想留出一个空行，可以连续发送两个'\n'，但每一个字节都必须拥有自己的等待和清零流程：

SBUF = '\n';
while (!TI);
TI = 0;

SBUF = '\n';
while (!TI);
TI = 0;

'\n'是换行符LF，ASCII值为0x0A；'\r'是回车符CR，ASCII值为0x0D。不同终端对换行的处理存在差异：

发送内容	可能的显示效果
`"\n"`	移动到下一行，但不一定回到行首
`"\r"`	回到当前行行首，但不下移
`"\r\n"`	回到行首并进入下一行，串口文本输出中最通用

因此发送完整文本行时，通常推荐使用"\r\n"。字符常量使用单引号，例如'\n'；字符串使用双引号，例如"\r\n"。

反复出现的三条发送语句适合封装成单字节发送函数，避免某个位置漏写等待或漏清TI。

五、封装发送字节函数

5.1 封装发送字节函数的代码实现

单字节发送函数定义如下：

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

函数包含四个组成部分：

组成	代码	含义
返回类型	`void`	函数不返回数值
函数名	`UART_Send_Byte`	表明其功能是UART发送一个字节
形参	`uchar send_byte`	接收调用者要发送的8位数据
函数体	三条发送语句	写入、等待、清标志

uchar是前面定义的unsigned char别名。它在此工程中占1字节，取值范围为0～255，正好可以承载UART一次发送的8位数据。

函数定义在main之前时，main可以直接调用；若把函数定义放到main之后，则应在前面添加函数声明，例如：

void UART_Send_Byte(uchar send_byte);

调用时只需传入要发送的字节：

UART_Send_Byte('a' + count);
UART_Send_Byte('\n');

这样，for循环可简化为：

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

封装没有改变底层发送流程，只是把重复且必须成组出现的代码集中到一个函数中。以后如果发送策略变化，也只需统一调整这个函数。

5.2 串口的中断处理函数

UART_Send_Byte是普通阻塞函数，不是中断处理函数。真正的串口中断函数带有interrupt 4修饰：

void UART_Routine(void) interrupt 4
{

}

两类函数的区别如下：

对比项	`UART_Send_Byte`	`UART_Routine`
调用者	由程序主动调用	由硬件中断请求触发
执行条件	程序运行到函数调用处	`(TI或RI) && ES && EA`成立
当前用途	查询`TI`并发送一个字节	为后续串口中断收发预留入口
是否使用`interrupt 4`	否	是

配套代码采用查询方式等待TI，同时保留ES=1、EA=1和空的中断函数作为后续实验基础。仅实现查询发送时，可以不启用ES；若已经启用串口中断，正式程序就应在中断函数内判断并及时清除TI、RI，避免标志长期保持为1而反复产生中断请求。

函数调用时，实参会传给形参。例如：

UART_Send_Byte('x');

调用瞬间，字符'x'对应的字节值进入形参send_byte，函数再把它写入SBUF。把循环上限从26临时设为20，只会改变调用次数和传入内容，不会改变发送函数的内部工作方式。

单字节发送函数一次只处理一个字节。如果要发送一句文字，需要再封装字符串发送函数，让它重复调用UART_Send_Byte。

六、应用案例

6.1 发送一个字符串

完整程序通过下面的调用发送字符串：

UART_Send_Str("i am wfeng!\r\n");

双引号中的内容是C字符串，编译器会在末尾自动添加'\0'结束符。其字节排列可以表示为：

地址递增方向 →

'i'  ' '  'a'  'm'  ' '  'w'  'f'  'e'  'n'  'g'  '!'  '\r'  '\n'  '\0'
 │                                                                         │
 └─ send_str最初指向这里                                      循环在这里停止

UART_Send_Str不是让UART一次发送整段字符串。UART每次仍只接收一个字节，字符串函数只是自动完成“取一个字节→调用单字节发送→指针后移→判断结束符”的循环。

使用字符串函数时要确保：

参数确实指向以'\0'结尾的有效字符串。
字符串所在内存在整个发送期间保持有效。
串口助手和程序对非ASCII内容使用相同字符编码。
字符串很长时，要意识到该函数会一直阻塞到全部字节发送完成。

6.2 回到发送字符串函数定义

字符串发送函数如下：

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

send_str是指向uchar的指针。调用函数时传入字符串首地址，指针最初指向第一个字节。

send_str
   │
   ▼
┌──────┬──────┬──────┬──────┬──────┐
│ 'a'  │ 'b'  │ 'c'  │ '\r' │ '\0' │
└──────┴──────┴──────┴──────┴──────┘
  地址n  n+1    n+2    n+3    n+4

第1轮：读取地址n的'a'，发送后指针移到n+1
第2轮：读取地址n+1的'b'，发送后指针移到n+2
第3轮：读取地址n+2的'c'，发送后指针移到n+3
第4轮：读取地址n+3的'\r'，发送后指针移到n+4
第5轮：发现'\0'，退出循环，不发送结束符

循环条件*send_str!='\0'中的*是解引用运算符，表示读取指针当前指向的字节，而不是比较指针地址本身。若写成send_str!='\0'，比较对象就错误了。

语句：

UART_Send_Byte(*send_str++);

由于后缀++的优先级高于一元*，它等价于：

UART_Send_Byte(*(send_str++));

执行顺序可以理解为：先取得当前指针，读取并发送它指向的字节，然后让send_str指向下一个字节。为了初学时更直观，也可以写成两句：

UART_Send_Byte(*send_str);
send_str++;

为什么必须判断'\0'

C字符串本身不记录长度，而是依靠末尾的零字节表示结束。如果循环遗漏'\0'判断，指针会继续越过字符串边界读取其他内存，可能发送乱码，甚至访问无效区域。'\0'只用于结束判断，不会被本函数发送。

字符、字符串与编码

字符常量使用单引号，例如'a'；字符串使用双引号，例如"abc"。把字符串用单引号包围会产生错误或与预期不符。

UART只负责传输字节，不知道字节代表英文还是中文。ASCII字符通常占1字节，而中文字符所占字节数取决于源码和终端采用的编码：

内容	常见编码	一个字符占用的字节数
英文`A`	ASCII、GBK、UTF-8	1
中文`王`	GBK	2
中文`王`	UTF-8	3

因此“字符串由多个字节组成”是正确的，但“每个中文字符都是一个字节”并不正确。指针每次递增1会逐字节发送多字节编码；只要单片机程序中的字节编码与串口助手的解码设置一致，中文才会正常显示，否则会出现乱码。教学工程使用纯ASCII字符串，可以避开这一编码差异。

字符串发送的完整数据流如下：

字符串首地址
    │
    ▼
读取当前字节 ─→ 是否为'\0'？ ──是──→ 结束
    │                    
    └────否──→ UART_Send_Byte ─→ 等待TI ─→ 指针+1 ─→ 回到判断

七、总结

串口查询发送需要掌握以下主线：

TI是SCON中的发送标志位。方式1发送到停止位开始时由硬件置1，并由软件清0。
单字节发送必须遵循“写SBUF→等待TI=1→清TI”的顺序，否则连续字符可能丢失或错乱。
while(TI==0);与while(!TI);都是阻塞等待；末尾分号表示空循环。
UART_Send_Byte把三条发送语句封装起来，便于循环、换行和字符串发送复用。
UART_Send_Str通过指针逐字节遍历字符串，在'\0'处结束；*send_str++表示发送当前字节后再移动指针。
字符使用单引号，字符串使用双引号；UART传输的是字节，中文能否正常显示取决于双方字符编码是否一致。
普通发送函数与interrupt 4串口中断函数不是同一个概念；查询发送可以不启用串口中断。

完成发送流程后，下一步是接收数据：UART接收硬件把一帧数据装入接收SBUF并置位RI，程序再通过串口中断读取和处理该字节。

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