串口知识复盘

Tutorial: 卓越工程师 Category: 嵌入式 Published: 2026-10-23 11:05:29 Views: 0 Likes: 0 Comments: 0

053.6.9 串口知识复盘

/*
 * 整体目的：复盘UART方式1的收发流程、9600波特配置，以及ASCII字符与原始数值字节的区别。
 * 整体设计：主循环查询TI并发送a～z和字符串；串口中断读取接收SBUF，再按命令控制外设。
 * 对比重点：switch故意让1、2等命令使用0x01、0x02，却让3、4使用'3'、'4'；
 *           前者要求串口助手以HEX发送01/02，后者要求以文本发送字符3/4（即0x33/0x34）。
 * 时钟依据：11.0592MHz晶振、定时器1为12T、SMOD=0时，TH1/TL1=0xFD对应9600波特。
 * 硬件依据：LED、蜂鸣器和课程所用继电器模块均采用低电平有效控制。
 */

#include "reg52.h"   /* 引入8052特殊功能寄存器声明，使程序能使用P1、SCON、SBUF、RI等名称。 */
#include <intrins.h>  /* 引入Keil C51内部函数声明，软件延时需要调用_nop_()。 */

typedef unsigned char uchar;  /* 为8位无符号字符型建立简写，用于UART字节和接收变量。 */
typedef unsigned int uint;    /* 为C51的16位无符号整型建立简写，用于循环和毫秒参数。 */

uint count = 0;  /* 定义a～z发送循环使用的全局计数器，取值范围为0～25。 */
uchar recv;      /* 保存UART接收的一个原始字节，供switch按数值或ASCII编码匹配。 */

sbit LED1 = P1^0;  /* 将LED1绑定到P1.0；输出0时点亮第一只低电平有效LED。 */
sbit LED2 = P1^1;  /* 将LED2绑定到P1.1；输出0时点亮第二只LED。 */
sbit LED3 = P1^2;  /* 将LED3绑定到P1.2；输出0时点亮第三只LED。 */
sbit LED4 = P1^3;  /* 将LED4绑定到P1.3；输出0时点亮第四只LED。 */
sbit BEEP = P1^6;  /* 将蜂鸣器控制端绑定到P1.6；输出0使PNP驱动管导通。 */
sbit JDQ1 = P2^0;  /* 将低电平触发继电器模块的IN绑定到P2.0。 */

/*
 * 函数目的：执行由xms指定的毫秒级软件忙等待，控制测试文本的重复频率。
 * 时间前提：计数值按11.0592MHz和当前Keil C51指令耗时生成；时钟或优化变化会影响精度。
 */
void Delay_xms(uint xms)                  /* 定义软件延时函数，xms表示计划等待的毫秒数。 */
{                                        /* 延时函数体开始，忙等期间仍可响应已允许的中断。 */
    uchar data i, j;                      /* 定义两个8位内层计数器，并放入片内直接寻址data RAM。 */

    while (xms)                           /* 每完成一轮约1ms等待，就把剩余毫秒数减1。 */
    {                                     /* 一毫秒延时循环开始。 */
        _nop_();                           /* 执行空操作指令，用于补齐延时生成器计算的时间。 */
        i = 2;                             /* 初始化外层8位计数器。 */
        j = 199;                           /* 初始化内层计数器，其递减过程构成主要延时。 */
        do                                /* 使用后判断循环，保证循环体至少执行一次。 */
        {                                 /* do循环体开始，此处只消耗CPU时间。 */
            while (--j);                  /* 先递减j，非0便继续空转；分号表示循环体为空。 */
        } while (--i);                    /* 一组j循环结束后递减i，非0时继续下一组。 */
        xms--;                             /* 一轮约1ms完成，将剩余等待次数减1。 */
    }                                     /* xms归零后退出延时。 */
}                                         /* 延时函数结束并返回调用者。 */

/* 函数目的：使用TI完成一个字节的查询发送，限制CPU写SBUF的速度。 */
void UART_Send_Byte(uchar send_byte)       /* send_byte保存本次需要发送的8位数据。 */
{                                         /* 单字节发送流程开始。 */
    SBUF = send_byte;                      /* 写发送SBUF，启动UART硬件输出一帧。 */
    while (TI == 0);                       /* TI为0时原地等待；分号表示循环体为空。 */
    TI = 0;                                /* 硬件置位TI后由软件清0，为下一帧做准备。 */
}                                         /* 当前字节发送到规定时刻，函数返回。 */

/* 函数目的：遍历以'\0'结尾的C字符串，并复用单字节函数逐字符发送。 */
void UART_Send_Str(uchar *send_str)        /* send_str接收待发送字符串的首地址。 */
{                                         /* 字符串发送函数体开始。 */
    while (*send_str != '\0')              /* 当前字符不是NUL结束标志时继续循环。 */
    {                                     /* 当前正文字符的发送分支开始。 */
        UART_Send_Byte(*send_str++);       /* 发送当前字符，再把指针移动到下一个字符。 */
    }                                     /* 遇到'\0'时退出，不发送结束标志本身。 */
}                                         /* 字符串发送完成并返回。 */

/* 函数目的：配置UART和波特率发生器，循环发送测试数据并等待串口接收中断。 */
void main()                                /* 定义Keil C51程序入口。 */
{                                         /* 主函数体开始。 */
    SCON = 0x50;                           /* 选择UART方式1、允许接收，并将TI和RI初始化为0。 */
    PCON &= 0x7F;                          /* 清SMOD选择波特率不加倍，同时保留PCON其他位。 */
    TMOD &= 0x0F;                          /* 清除定时器1高4位配置，保留定时器0低4位。 */
    TMOD |= 0x20;                          /* 设置定时器1为内部定时、模式2自动重装。 */
    TH1 = 0xFD;                            /* 保存自动重装值253，用于产生9600波特时基。 */
    TL1 = 0xFD;                            /* 设置第一次计数初值，使首轮周期与后续一致。 */
    TR1 = 1;                               /* 启动定时器1，开始给UART提供波特率时钟。 */
    ES = 1;                                /* 打开串口中断分开关，使RI或TI能提出中断请求。 */
    EA = 1;                                /* 打开CPU总中断门控，使串口请求可以被响应。 */

    while (1)                              /* 无限循环，持续发送并允许中断随时处理接收数据。 */
    {                                     /* 一轮主动发送开始。 */
        for (count = 0; count < 26; count++)  /* count取0～25，生成26个小写字母。 */
        {                                  /* 当前字母发送循环体开始。 */
            UART_Send_Byte('a' + count);   /* 利用ASCII连续性生成'a'～'z'并可靠发送。 */
        }                                  /* 26个字母发送完毕。 */

        UART_Send_Byte('\n');               /* 发送ASCII换行LF（0x0A）。 */
        UART_Send_Str("i am wfeng!\r\n");   /* 发送测试字符串和CR+LF行结束序列。 */
        Delay_xms(1000);                   /* 忙等待约1秒，降低整段数据的重复频率。 */
    }                                      /* 本轮结束后回到while顶部继续发送。 */
}                                          /* 主函数语法边界；无限循环使其不会正常返回。 */

/*
 * 函数目的：读取一个串口命令字节，并演示数值常量与字符常量对switch匹配结果的影响。
 * 输入提醒：01、02、05～09按HEX发送；字符3、4按文本发送才能分别匹配'3'和'4'。
 */
void UART_Routine(void) interrupt 4        /* 声明串口中断服务函数，对应向量地址0x0023。 */
{                                          /* 中断处理开始，TI和RI共用这个入口。 */
    if (RI == 1)                           /* RI为1说明UART已接收完一个有效数据帧。 */
    {                                      /* 接收命令处理分支开始。 */
        RI = 0;                            /* 按配套程序顺序由软件清RI，为下一帧做准备。 */
        recv = SBUF;                       /* 读取接收SBUF，把原始8位字节保存到recv。 */
        switch (recv)                      /* 将recv依次与各case编译后的8位常量比较。 */
        {                                  /* switch分支表开始。 */
            case 0x01:                     /* 匹配数值字节0x01，不匹配文本字符'1'（0x31）。 */
                LED1 = 0;                  /* 拉低P1.0，点亮LED1。 */
                break;                     /* 完成本分支后退出switch。 */
            case 0x02:                     /* 匹配数值字节0x02，不匹配文本字符'2'（0x32）。 */
                LED2 = 0;                  /* 拉低P1.1，点亮LED2。 */
                break;                     /* 完成本分支后退出switch。 */
            case '3':                      /* 匹配ASCII字符'3'的编码0x33，不匹配数值0x03。 */
                LED3 = 0;                  /* 拉低P1.2，点亮LED3。 */
                break;                     /* 完成本分支后退出switch。 */
            case '4':                      /* 匹配ASCII字符'4'的编码0x34，不匹配数值0x04。 */
                LED4 = 0;                  /* 拉低P1.3，点亮LED4。 */
                break;                     /* 完成本分支后退出switch。 */
            case 0x05:                     /* 匹配HEX发送的数值字节0x05。 */
                P1 |= 0x0F;                /* 将P1低4位置1，使四个低电平有效LED全部熄灭。 */
                break;                     /* 完成全灭命令后退出switch。 */
            case 0x06:                     /* 匹配HEX发送的数值字节0x06。 */
                BEEP = 0;                  /* 拉低P1.6使PNP驱动管导通，蜂鸣器发声。 */
                break;                     /* 完成蜂鸣器开启后退出switch。 */
            case 0x07:                     /* 匹配HEX发送的数值字节0x07。 */
                BEEP = 1;                  /* 拉高P1.6使PNP驱动管截止，蜂鸣器停止。 */
                break;                     /* 完成蜂鸣器关闭后退出switch。 */
            case 0x08:                     /* 匹配HEX发送的数值字节0x08。 */
                JDQ1 = 0;                  /* 向低电平触发模块输出有效电平，使继电器吸合。 */
                break;                     /* 完成继电器吸合后退出switch。 */
            case 0x09:                     /* 匹配HEX发送的数值字节0x09。 */
                JDQ1 = 1;                  /* 撤销低电平触发，使课程所用继电器模块释放。 */
                break;                     /* 完成继电器释放后退出switch。 */
            default:                       /* 收到不能匹配上述任一常量的字节时进入这里。 */
                break;                     /* 不改变外设状态，直接退出switch。 */
        }                                  /* 命令分支选择结束。 */
    }                                      /* 接收事件处理结束。 */
}                                          /* 串口中断服务结束并返回先前程序。 */

一、串口知识复盘

1.1 数据发送和接收

UART是异步串行通信接口。“异步”表示通信线中不额外传送时钟，发送方和接收方事先约定波特率、数据位、校验位和停止位，再按照各自的时钟对数据进行发送和采样；“串行”表示一个字节不是同时从8根线送出，而是在一根数据线上逐位传输。

51单片机的串口可以同时发送和接收，即全双工通信：

51单片机                                  USB转TTL或另一台设备

P3.1 / TXD  ───────────────────────────>  RXD
P3.0 / RXD  <───────────────────────────  TXD
GND         ────────────────────────────  GND

TXD必须接对方的RXD，RXD必须接对方的TXD，两边还要共地。这里讨论的是TTL电平UART，不能把单片机引脚直接接到传统RS-232电平接口；RS-232使用不同的电压范围和极性，需要专用电平转换芯片。

视频展示的是串口内部功能框图，它用于说明各模块的作用和信号方向，不等同于开发板上每一只电阻、晶体管的实际原理图。可以把框图整理为下面这条完整链路：

flowchart LR
    CPU[CPU] -->|写SBUF| TB[发送缓冲器]
    TB --> TS[发送移位寄存器与控制器]
    CLK[定时器1溢出与分频电路] --> TS
    TS --> TXD[TXD / P3.1]
    RXD[RXD / P3.0] --> RS[接收移位寄存器与采样控制器]
    CLK --> RS
    RS --> RB[接收缓冲器]
    RB -->|读SBUF| CPU
    TS -->|一帧发送完毕| TI[TI置1]
    RS -->|一帧接收完毕| RI[RI置1]
    TI --> OR[串口中断请求]
    RI --> OR

虽然程序只看到一个特殊功能寄存器名 SBUF，芯片内部实际上有两个独立缓冲器：

写 SBUF ──> 发送缓冲器 ──> 发送移位寄存器 ──> TXD

读 SBUF <── 接收缓冲器 <── 接收移位寄存器 <── RXD

因此，读写 SBUF 的含义由操作方向决定：

SBUF = data;：把待发送字节写入发送缓冲器，并启动硬件发送。
data = SBUF;：从接收缓冲器读出已经收完的字节。
串口可以在发送一个字节的同时接收另一个字节，两条硬件通路互不等同。
接收端具有缓冲能力，但不是无限容量的队列；前一个字节长期不读，后续连续数据仍可能覆盖或丢失。

在本程序使用的串口方式1中，一帧采用常见的 8N1 格式，共10位：

线路空闲    起始位     8个数据位，低位先发                         停止位
   1          0       D0  D1  D2  D3  D4  D5  D6  D7                 1
──────────┐      ┌──────────────────────────────────────────────────────
          └──────┘

例如字符 a 的字节值是 0x61，二进制写成 0110 0001。UART从最低位 D0 开始发送，所以数据位在线路上的先后顺序是：

字节表示（D7→D0）：0 1 1 0 0 0 0 1
实际发送（D0→D7）：1 0 0 0 0 1 1 0

完整帧：起始位0 | 1 0 0 0 0 1 1 0 | 停止位1

接收控制器先检测起始位，再在约定的时间位置采样每个数据位；收满一帧后，把字节送入接收缓冲器并置位 RI。这也是双方波特率必须一致的原因：采样时刻逐渐偏离位中心，就会读到错误数据或停止位错误。

1.1.1 知识要点

部件或标志	作用	软件操作
`TXD / P3.1`	串口发送引脚	硬件按位输出发送帧
`RXD / P3.0`	串口接收引脚	硬件从该引脚采样接收帧
`SBUF`写操作	装入待发送字节	`SBUF = data;`
`SBUF`读操作	取出已接收字节	`data = SBUF;`
`TI`	一帧发送完成标志	硬件置1，软件清0
`RI`	一帧接收完成标志	硬件置1，软件清0
定时器1	在方式1中提供波特率基准	设置 `TMOD、TH1、TL1、TR1`
`SCON`	选择串口模式并控制接收	本程序写入 `0x50`
`PCON.SMOD`	控制波特率是否加倍	本程序清0，不加倍

SCON = 0x50 即二进制 0101 0000：

位	名称	本程序值	含义
7	`SM0`	0	与 `SM1`共同选择串口方式1
6	`SM1`	1	8位UART、可变波特率
5	`SM2`	0	不启用多机通信筛选
4	`REN`	1	允许接收
3	`TB8`	0	方式1中不作为第9数据位使用
2	`RB8`	0	接收后可保存停止位状态
1	`TI`	0	初始化时无发送完成标志
0	`RI`	0	初始化时无接收完成标志

TI和RI共用51单片机的串口中断入口 interrupt 4。硬件置位标志并不代表CPU一定会进入中断，还必须同时满足：

(RI = 1 或 TI = 1) 且 ES = 1 且 EA = 1

进入串口中断后，硬件不会自动替程序清除 RI/TI，软件必须判断中断原因并清零相应标志。本程序用中断处理接收、用轮询等待发送完成；如果以后采用全中断式发送，串口中断函数也要增加 TI 分支，并用发送缓冲区管理连续数据。

配套程序的执行过程是：

主循环依次发送字符 a～z。
接着发送 \n，再发送字符串 i am wfeng!\r\n。
延时约1秒后重复发送。
收到外部字节后触发串口中断，switch根据字节值控制LED、蜂鸣器或继电器。

1.1.2 波特率计算初值

波特率表示每秒传输的符号数。在本讲的二进制UART中，一个符号只承载一个比特，所以9600 Baud可以近似理解为9600 bit/s。它不等于每秒9600字节：8N1每个有效字节还包含起始位和停止位，连续传输的理论上限约为：

$ \frac{9600\ \text{bit/s}}{10\ \text{bit/byte}}=960\ \text{byte/s} $

本程序以定时器1方式2产生波特率：

/*
 * 片段目的：配置定时器1模式2，为UART方式1提供9600波特所需的稳定溢出时基。
 * 使用前提：系统晶振为11.0592MHz、定时器1为12T模式。
 */
PCON &= 0x7F;  /* 清SMOD，选择波特率不加倍并保留PCON其他位。 */
TMOD &= 0x0F;  /* 清除TMOD高4位，即先移除定时器1原有配置。 */
TMOD |= 0x20;  /* 把高4位设为0010B：内部定时、模式2自动重装。 */
TH1 = 0xFD;    /* 保存以后每次TL1溢出后自动装入的重装值253。 */
TL1 = 0xFD;    /* 让第一次计数也从253开始，保证首轮周期一致。 */
TR1 = 1;       /* 启动定时器1；这只是运行计数器，不等于开启定时器1中断。 */

定时器1方式2中，TL1负责递增计数，溢出后硬件自动把 TH1复制回 TL1。因此只需设置一次 TH1，以后每次溢出都能保持相同周期。

1.1.2.1 常用波特率与定时器

本讲的计算建立在以下前提上：

晶振频率 fosc = 11.0592 MHz；
单片机按传统8051的12T定时器时钟计算；
串口方式1；
定时器1采用方式2自动重装；
SMOD = 0，波特率不加倍。

在这些条件下，TH1 = 0xFD对应的是 9600 bit/s。0xFD不是固定代表某个波特率；晶振频率、单片机的1T/6T/12T模式、串口模式或 SMOD变化后，结果都会变化。

11.0592 MHz常用于经典51串口，是因为它能够被12、32以及多种整数重装周期整除，容易得到误差为0的常用波特率：

目标波特率	`SMOD`	每次溢出的计数次数 `N`	`TH1 = 256-N`
1200	0	24	`0xE8`
2400	0	12	`0xF4`
4800	0	6	`0xFA`
9600	0	3	`0xFD`
19200	1	3	`0xFD`

上表仅适用于列出的条件。STC89系列还可能支持6T模式或增强型波特率发生器，实际项目应先确认芯片时钟模式和使用的波特率源，不能机械照抄 0xFD。

1.1.2.2 复盘公式

第一步：求定时器1的计数频率

按12T模式计算，一个机器周期包含12个晶振周期，定时器每个机器周期加1：

$ f_{timer}=\frac{f_{osc}}{12} =\frac{11.0592\ \text{MHz}}{12} =921.6\ \text{kHz} $

所以定时器真正加1所需的时间为：

$ t_{count}=\frac{1}{921600}\approx1.085\ \mu s $

第二步：求 0xFD到溢出的计数次数

0xFD = 253，8位计数器的模数是256：

$ N=256-TH1=256-253=3 $

计数过程如下：

装入 0xFD
    │ 第1次计数
    ▼
   0xFE
    │ 第2次计数
    ▼
   0xFF
    │ 第3次计数
    ▼
   0x00，产生溢出 ──> 硬件立即把TH1的0xFD重装到TL1

因此定时器1的溢出频率为：

$ f_{overflow}=\frac{f_{osc}}{12(256-TH1)} =\frac{11059200}{12\times3} =307200\ \text{Hz} $

第三步：经过串口波特率分频

串口方式1使用定时器1时：

$ \text{Baud}=\frac{2^{SMOD}}{32}\times f_{overflow} $

SMOD=0时：

$ \text{Baud}=\frac{1}{32}\times307200=9600\ \text{bit/s} $

合并后得到通用公式：

$ \boxed{\text{Baud}=\frac{2^{SMOD}}{32}\times \frac{f_{osc}}{12(256-TH1)}} $

反过来求重装值：

$ \boxed{TH1=256-\frac{2^{SMOD}f_{osc}} {384\times\text{Baud}}} $

代入本讲参数：

$ TH1=256-\frac{11059200}{384\times9600} =256-3=253=0xFD $

视频框图把 /32画成 /2和 /16两级。SMOD=0时二者相乘仍是 /32，所以也可以交换运算顺序：

$ \frac{11.0592\ \text{MHz}}{12\times2\times16} =28.8\ \text{kHz} $

$ \frac{1}{28.8\ \text{kHz}}\approx34.722\ \mu s $

$ 34.722\ \mu s\times3\approx104.167\ \mu s =\frac{1}{9600} $

这种算法在数值上完全等价，但 34.722 μs已经包含了UART的 /32分频，不能称为“定时器每加1所需的时间”。定时器每加1约需 1.085 μs；计3次溢出约需 3.255 μs，再经过 /32折算后，才得到约 104.167 μs的UART位周期。

1.1.3 ASCII与HEX的本质

串口线上只传输高低电平表示的字节，不会额外携带“这是ASCII”或“这是HEX”的标签。ASCII和HEX通常只是串口助手对同一批字节采用的输入、显示方式：

ASCII发送：把键盘输入的字符编码成字节。例如输入 3，发送 0x33。
HEX发送：把输入文字当成十六进制字节。例如输入 03，发送 0x03。
ASCII接收显示：把收到的字节按字符解释，例如 0x61显示为 a。
HEX接收显示：把收到的字节按十六进制数显示，例如 0x61显示为 61。

实际字节：         0x61       0x62       0x7A       0x0A
ASCII显示：          a          b          z         换行
HEX显示：           61         62         7A          0A

字节始终相同，变化的是软件如何解释和显示它。

标准ASCII是7位编码，范围为 0x00～0x7F。其中既包含可见字符，也包含换行、回车等控制字符。中文通常采用UTF-8、GBK等多字节编码，不属于基础ASCII范围。

1.1.3.1 ASCII表

字符或控制码	十进制	十六进制	8位二进制	说明
`'0'`	48	`0x30`	`00110000`	字符0，不是数值0
`'3'`	51	`0x33`	`00110011`	字符3，不是数值3
`'A'`	65	`0x41`	`01000001`	大写字母A
`'a'`	97	`0x61`	`01100001`	小写字母a
`'b'`	98	`0x62`	`01100010`	小写字母b
`'i'`	105	`0x69`	`01101001`	小写字母i
`'z'`	122	`0x7A`	`01111010`	小写字母z
`LF / '\n'`	10	`0x0A`	`00001010`	换行
`CR / '\r'`	13	`0x0D`	`00001101`	回车

1.1.3.1.1 例题: ASCII码实验

主循环首先执行：

/* 片段目的：利用ASCII小写字母连续编码，依次发送a～z。 */
for (count = 0; count < 26; count++)  /* count取0～25，共形成26个字符偏移量。 */
{                                    /* 当前字母发送循环体开始。 */
    UART_Send_Byte('a' + count);     /* 在'a'的编码0x61上加偏移，函数内部等待并清TI。 */
}                                    /* 当前字节完成后count递增，继续下一个字母。 */

'a'的值为 0x61，循环变量依次加 0～25，因此发送出的字节依次对应字符 a～z。随后程序又发送：

/* 片段目的：对比单字符转义常量与以双引号表示的完整C字符串发送。 */
UART_Send_Byte('\n');              /* 发送一个LF控制字符，其字节值为0x0A。 */
UART_Send_Str("i am wfeng!\r\n"); /* 发送正文及CR、LF；字符串末尾隐藏的'\0'只作边界。 */

接收区选择ASCII显示时可看到：

abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
i am wfeng!

选择HEX显示时，同一段数据的主要字节为：

61 62 63 ... 78 79 7A 0A
69 20 61 6D 20 77 66 65 6E 67 21 0D 0A

其中：

61对应 a，62对应 b，7A对应 z；
0A是换行符 LF，不是字母 i；
69才是小写字母 i；
20是空格；
字符串末尾的 0D 0A是常见的 CR LF回车换行组合。

HEX显示中的 61表示一个字节 0x61。它不是十进制61，也不是两个ASCII字符 '6'和 '1'；只有把HEX输入框中的 61按十六进制解析后，才会生成一个值为 0x61的字节。

1.1.3.2 字符与数字的区别

C语言中的数字常量、字符常量和字符串并不是一回事：

C语言写法	含义	典型字节值
`3`	十进制整数3	`0x03`
`0x03`	十六进制整数3	`0x03`
`'3'`	ASCII字符3	`0x33`
`"3"`	字符串，由字符3和结束符组成	`0x33 0x00`

所以，下面两个条件不会匹配同一个接收字节：

/* 对照片段：这两种case标签代表不同字节，不能在同一switch中把它们当作等价写法。 */
case 0x03: /* 匹配原始数值字节0x03，串口助手应在HEX模式发送03。 */
case '3':  /* 匹配ASCII字节0x33，串口助手应在文本模式发送字符3。 */

1.1.3.2.1 例题: 字符发送实验

视频演示结束时，第三、第四个分支使用字符常量：

/* 片段目的：让文本方式发送的字符3和4分别控制第三、第四只LED。 */
case '3':      /* recv等于ASCII编码0x33时匹配，即手机或串口助手发送文本字符3。 */
    LED3 = 0;  /* 拉低P1.2，点亮第三只低电平有效LED。 */
    break;     /* 退出switch，防止继续执行字符4分支。 */
case '4':      /* recv等于ASCII编码0x34时匹配。 */
    LED4 = 0;  /* 拉低P1.3，点亮第四只LED。 */
    break;     /* 完成字符4命令后退出switch。 */

相应现象如下：

串口助手发送设置	输入内容	实际发出的字节	匹配结果
ASCII	`3`	`0x33`	匹配 `case '3'`，LED3点亮
HEX	`33`	`0x33`	同样匹配 `case '3'`
HEX	`03`	`0x03`	不匹配 `case '3'`
ASCII	`4`	`0x34`	匹配 `case '4'`，LED4点亮
HEX	`05`	`0x05`	匹配 `case 0x05`，四个LED熄灭
ASCII	`5`	`0x35`	不匹配 `case 0x05`

当前示例故意保留了两类命令：'3'/'4'按ASCII字符匹配，其余 0x01、0x02、0x05～0x09按数值字节匹配。这有助于观察两种发送方式的差异，但正式设计通信协议时，应统一命令格式。例如决定使用ASCII命令，就全部使用 '1'～'9'；决定使用二进制命令，就全部使用 0x01～0x09，并在协议文档中明确规定。

排查“发送了3却没有执行”的问题时，不要只看界面里显示的字符，应按以下顺序检查：

串口助手当前是ASCII发送还是HEX发送；
实际发送字节究竟是 0x33还是 0x03；
程序比较的是 '3'还是 0x03；
接收显示模式只是改变显示方式，不能改变已经收到的字节。

1.2 思维导图知识总结

本讲围绕三个核心问题完成串口复盘：

数据如何发送和接收：CPU通过写、读 SBUF使用物理分开的收发缓冲器，硬件按位完成UART帧的发送与采样，TI/RI报告完成状态。
9600波特率如何得到 0xFD：在11.0592 MHz、12T、定时器1方式2、SMOD=0的条件下，每次溢出计3个机器周期，再经UART /32分频，得到9600 bit/s。
ASCII与HEX的本质是什么：线路上传的是同一个个字节，ASCII和HEX只是输入解析与接收显示方式；字符 '3'是 0x33，数值3是 0x03。

把这三个问题串起来，就能形成完整认识：波特率决定“何时采样”，UART帧决定“怎样逐位传输”，SBUF和 RI/TI负责“怎样与程序交换数据”，而ASCII或HEX决定“人怎样输入和观察这些字节”。

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