【说在前面的话】
玩过STC89C52单片机的应该都用过串口，因为此单片机就是用串口下载程序的。那51 单片机的串口除了下载程序还有别的用途吗？当然就是可以用来和其他单片机进行通信。今天我们就讲一下单片机和电脑是怎么进行串口通信的。
【接线图】
单片机要和电脑进行串口通信，首先要把单片机连接到电脑，如下图
图中我们知道，单片机的IO口是不能直接和电脑相连的，需要一个usb转串口的转接板，转接板的USB口接到电脑，另一端接到单片机的IO口。
【串行通信】
简单讲串口通信是按位（bit）发送和接收数据的。尽管比按字节（byte）的并行通信要慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。所以它很简单并且能够实现远距离的通信。那只有两根线是怎么进行串行通信的呢？（准确的说是3根，因为还有一根电源地线，即GND）
这就需要通信双方要有统一的串口协议（好比俩人交流，要使用相同的语言，如果一个说英语，一个说汉语是没法沟通的）。其中，最重要的就是波特率。
波特率简单讲就是串行通信每秒钟发送（或接收）的数据位数。假设发送一位数据所需要的时间为T，则波特率为1/T。而常用的串口波特率为9600、4800、115200等（一般是1200的倍数），如下图。
有了波特率那我们再看看两根线是怎么通信的，
首先RX为接收数据线，TX为发送数据线，在通信开始前，这两条线都为高电平。
当要发送数据时，先发一位起始位（即低电平），此时通信双方就知道接下来就是8位数据了。
当8位数据都发送完成后，在发送一位停止位（即高电平）就可以了，这样一个字节的数据就发送完成了，如下图
当然，串口通信还可能会有一位奇偶校验位，（是一种简单的校验数据是否正确的检错方式）。其实没有校验位也是可以的，我们今天就不使用校验位，不过还是有必要简单讲一下。
对于有奇偶校验的情况，串口会设置校验位（数据位后面的一位），用一位值来确保传输的数据有偶数个或者奇数个逻辑高电平。例如，如果数据是00001111，那么对于偶校验，校验位为0，保证逻辑高的位数是偶数个。如果是奇校验，校验位为1，这样就有5个逻辑高位了。这样做的好处就是当我们在传输数据时，如果有一位数据发生了翻转，接收端是可以校验出数据发生了错误，缺点就是我们又多发了一位数据，从而降低了传输速率。【设置串口寄存器】
知道了串口通信协议，我们就看看怎么在51单片机中设置串口相关的寄存器的。最主要的就是两个SCON和PCON寄存器。其中
SCON为串行控制寄存器，如下图
SM0和SM1一起指定串行通信的工作方式（这里我们设置为工作方式1），如下图所示
SM2为多机通信控制位。
多机通信是在方式2和方式3下进行的，这里我们不做介绍；
在方式1时，SM2=1则只有收到有效的停止位时才会激活接收中断标志位（RI）；
在方式2时，SM2必须为0。
REN为允许串行接收位，由软件置1或清0。REN=1表示允许串口接收数据，REN=0表示禁止串口接收数据。
TB8为发送的第9位数据（这次我们用不到）。
在方式2或3时，TB8为要发送的第9位数据 在方式1时，TB8作为奇偶校验位 RB8为接收的第9位数据（这次我们也用不到）。
TI为发送中断标志位。TI=1表示1帧数据发送结束（此位由硬件置1）。TI位的状态可供软件查询，也可以申请中断。注意：TI位必须由软件清0
RI为接收中断标志位。RI=1表示1帧数据接收完毕，并申请中断。此位由硬件置1且必须由软件清0。
PCON为电源控制寄存器，如下图
其中，仅最高位SMOD与串口有关。
SMOD为波特率选择位。当SMOD=1时，此时的波特率为SMOD=0时的2倍，因此也称SMOD位为波特率倍增位。（今天我们设置SMOD位为1）
【波特率设置】
串口相关的寄存器我们介绍完了，那最重要的波特率该怎么设置呢？
说到波特率，其实就是设置发送1位数据的时间，而设置精确的时间，肯定是要用到定时器了，这里我们就使用定时器1来产生波特率的时钟。在实际设置波特率时，我们用定时器1的方式2（即自动重装初值）来设置波特率比较理想，因为它不需要软件来重装初值，这样就可以避免因软件重装初值带来的定时误差，所以计算出的波特率比较准确。
下面我们就简单看一下与定时器1相关的几个寄存器，首先讲一下定时器控制寄存器TCON，如下图
TF1为计数溢出标志位。
TR1为计数运行控制位。TR1=1时，允许T1开始计数；TR1=0时，禁止T1计数。
其他位我们今天用不到。
接下来讲一下TMOD寄存器，如下图
其中前4位是设置定时器1的，我们简单讲一下
GATE为门控位，GATE=0时，定时器1由控制位TR1来控制；GATE=1时，定时器1由外部中断引脚上的电平与TR1共同控制。（今天我们设置此位为0）
C/T为模式选择位。C/T = 0为定时器工作模式，C/T = 1为计数器工作模式。（今天我们设置此位为0，定时器工作模式）
M1、M0为设置工作方式，如下表所示
M1 M0 工作方式 0 0 方式0，为13位定时器/计数器 0 1 方式1，为16位定时器/计数器 1 0 方式2，为8位自动重装定时器，当计数溢出时将TH1中的数值自动重装入TL1（今天我们就用此方式） 1 1 方式2，定时器1此时无效，停止计数
我们知道了定时器1的寄存器，那定时值要设置成多少呢？
这时就要看看波特率的计算公式了，如下图
其中X就是我们要设置的定时器的值
而fosc为单片机的晶振频率，我的板子上的晶振为12M，SMOD我们设置为1.
好了，接下来我们就计算一下波特率为9600时，X的值，如下图
计算出来为249.489，不是一个整数值，说明还是有误差的。所以这里需要注意一下
在使用串口通信时，如果波特率为9600，外部晶振最好选择11.0592MHz，这样计算出的值就没有小数部分，即降低了波特率的误差。如下图所示
【串口驱动程序】
好了，接下来我们就看看串口驱动程序该怎么写。首先我们先写一下串口初始化程序，如下
void init_uart() {= 0x50; //设置串口为工作方式1 PCON |= 0x80; //设置SMOD=1= 0; //清除发送中断 RI = 0; //清除接收中断 = 0x20; //设置定时器1为工作方式2 TMOD &= ~0x10; TH1 = 249;//设置波特率为9600 TL1 = 249; TR1 = 1;//使能定时器1}
程序很简单，我们把波特率设置成了9600（直接把249赋值给TH1和TL1就可以了）
然后，在写一个串口发送数据的函数，如下
void uart_send_data(unsigned char c) { SBUF = c; while(TI==0);//等待发送完成 TI=0;//清0}这个也很简单，就是把要发送的数据赋值给SBUF寄存器就可以了，然后查询TI位是否为1，为1则发送完成，最后把TI清0。
接着，我们在写一个发送字符串的函数，如下
void uart_send_str(unsigned char *str,char num) { char i; //判断字符串是否为空 if(str == NULL){ return; } //发送数据 for(i = 0; i < num; i++){ uart_send_data(str[i]); }}首先判断字符串是否为空，是空则返回什么都不发送
接着就是循环发送数据就可以了。
最后我们在写一个串口发送读取到ds1302时间的任务函数，每两秒调用一次此任务函数，如下
void uart_task(){ uart_send_str(data1302_display,8); uart_send_str("\r\n",2);}void tasks_init(){ ... add_task(2000,18,&uart_task);}打开电脑串口助手，程序运行效果如下
图中我们发现是2秒发送一次数据给电脑，但是有时候会收到一个字母q，这个就是我们选取12M晶振导致的误差所致。所以在串口通信中，选取合适的外部晶振还是很重要的。
接下来就是今天的彩蛋环节
其实，上面的串口发送程序还是有一个小问题，没有讲，我们放到这个环节讲。
哈哈，这个问题相信大家也看出来了，那就是我们在发送数据时使用了while循环一直在那里死等数据发送完成。
那为啥运行的时候没有出现什么问题呢？
那是因为我们发送的数据比较少，也就10个字符（波特率为9600，发送一个字符大约1ms），所需的时间也不多，而且串口发送数据只需要给SBUF寄存器赋值就可以，赋值后就由硬件一位一位发送，我们只要等着就可以，期间定时器中断还是可以响应的。
虽然不会出什么大问题，但至少是有一些隐患的，所以我们还是要解决一下的。
由于我们发送一个字符大约需要1ms（波特率为9600），一个字符是8位，在加一个起始位和一个停止位共10位数据，简单计算一下，如下图
知道了发送一个字符需要的时间，我们就可以优化一下我们的发送程序了。大家可以这样想，发送一个字符需要的时间为1ms多一点，那如果我给他预留2ms来发送一个字符，那肯定是可以发送完成的。由此，我们可以在添加一个发送数据的任务，每2ms发送一个字符（如果有字符要发送），这样我们在给SBUF寄存器赋值后就不用死等了(*￣︶￣)
好，下面我们就看看程序该怎么修改，首先我们定义一个数组来存放要发送的数据，如下
char uart_send_datas[UART_SEND_DATA_NUM];char uart_send_num = 0;uart_send_num = 0，表示当前有0个字符需要发送（即没有字符需要发送）
接下来，我们在写一个往数组中添加数据的函数，如下
void uart_send_add_data(char c){ if(uart_send_num < UART_SEND_DATA_NUM){ uart_send_datas[uart_send_num] = c; uart_send_num++; }}只要判断数组没有满就可以继续添加要发送的数据
有了这个函数，在写一个添加字符串的函数，如下
void uart_send_add_str(unsigned char *str,char num) { char i; if(str == NULL){ return; } for(i = 0; i < num; i++){ uart_send_add_data(str[i]); }}添加完数据，就该启动串口发送数据了，所以我们在添加一个启动发送数据的函数，如下
char uart_send_flag = 0;void uart_start_send(){ uart_send_flag = 1; }这个函数很简单，flag=0表示不发送数据，flag=1表示发送数据
那发送ds1302读取出来的时间任务函数就可以这样修改了，如下
void uart_task(){ uart_send_add_str(data1302_display,8); uart_send_add_str("\r\n",2); uart_start_send();//启动发送}先添加要发送的数据，然后启动发送就可以了
接下来就该写串口发送数据的任务函数了，如下
void uart_send_task(){ static char i = 0; if(uart_send_flag == 1){ //发送数据 if(TI == 1){ TI = 0; SBUF = uart_send_datas[i]; i++; //发送完成 if(i >= uart_send_num){ i = 0; uart_send_num = 0; uart_send_flag = 0; } } }}当uart_send_flag =1时，开始发送数据
TI=1表示当前数据已经发送完成，可以接着发送下一个数据。所以我们给TI清0后就可以直接给SBUF赋值
当发送的字符个数等于uart_send_num时，表示要发送的数据已经全部发送完了，此时我们要把uart_send_num 和uart_send_flag 清零，等待下一次数据的发送。
我们在任务初始化中添加这两个任务就可以了，如下
void tasks_init(){ ... add_task(2000,18,&uart_task); add_task(2,0,&uart_send_task);}到这里，你以为串口就可以成功发送数据了吗？
答案是还不可以。。。
我们在看一下发送数据的任务函数，如下图
图中我们发现，只有在TI=1时才可以发送数据。当我们第一次发送数据时，TI位为0（因为TI位是由硬件置1的），所以就导致一直没有数据发送出去，那该怎么办呢？
其实也简单，我们在初始化串口时，先随便发送一个数据就可以了，这时，串口发送完成这个字符后就会把TI位置1了，修改后的程序如下
void init_uart() { SCON = 0x50; //设置串口为工作方式1 PCON |= 0x80; //设置SMOD=1 TI = 0; //清除发送中断 RI = 0; //清除接收中断 TMOD |= 0x20; //设置定时器1为工作方式2 TMOD &= ~0x10; TH1 = 249;//设置波特率为9600 TL1 = 249; TR1 = 1;//使能定时器1 = 0; }在14行中，给SBUF随便赋一个值就可以了(*￣︶￣)
到这里，我们今天的串口发送程序就写完。下一篇我们会继续讲串口接收数据，期待大家点赞+关注，这会加速我对文章更新的速度哦
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