第六讲 串口通信的学习
提要：主要学习用 Atmega8 的串口通信。
前面我们的输出大都是以 LED 的方式提供，下面我们就来学习一种新的方 式：串口通信。
6.1 串口通信的使用特点：
首先我们了解一下串口通信： RS232 是美国电子工业协会正式公布的串行 总线标准，也是目前最常用的串行接口标准，用来实现计算机与计算机之间、计 算机与外设之间的数据通讯。RS232 串行接口总线适用于：设备之间的通讯距 离不大于 15m，传输速率最大为 20kBps。RS232 协议以5V～15V 表示逻辑 1； 以+5V～15V 表示逻辑 0。 ATmega8单片机带有一个全双工通用同步/异步串行收发模块 USART，其主 要特点如下：
1. 全双工操作；
2. 支持同步或异步操作；测井电缆
3. 同步操作时，可主机时钟同步，也可从机时钟同步；
4. 独立的高精度波特率发生器，不占用定时/计数器；
5. 支持 5、6、7、8 和 9 位数据位，1 位或 2 位停止位的串行数据帧结
构；
6. 由硬件支持的奇偶校验位发生和校验；
7. 数据溢出检测；
8. 帧错误检测；
9. 包括错误起始位的检测的噪声滤波器和数字低通滤波器；
10. 三个完全独立的中断， TX 发送完成、 TX 发送数据寄存器空、 TX 接收完 成；
便于理解，我们把 USART 收发模块分为三部分：时钟发生器、数据发送器 和接收器。
时钟发生器：由同步逻辑电路和波特率发生器组成； 数据发送器：由一个单独的
写入缓冲器 UDR、一个串行移位寄存器、校验位发
生器和用于处理不同帧结构的控制逻辑电路构成；
接收器：包括时钟、数据接收单元、校验位校验器、控制逻辑、移位寄存器和两 级
接收缓冲――接收 UDR。
其中接收器是 USART 模块中最复杂的部分，它支持与发送器相同的帧结构 同时支持帧错误、数据溢出和校验错误的检测。
还是先了解要用到的寄存器： UDR、 UCSRA、 UCSRB、 学习应用之前，我们
UCSRC、UBRRL、UBRRH。
led显指数一． USART 数据寄存器 UDR：是两个物理上分离的寄存器 TXB 和
RXB
当读取 UDR 组成， 它们分别享有相同的 I/O 地址。 当写入 UDR 时 TXB 被写入，
时 RXB 被读取。当 USCRA 寄存器中的 UDRE 位被置 1 时，UDR 才能被写
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的状态。由于这种特性，访问接收缓冲 RXB 不要使用 SBI 和 CBI 之类的指 令，
n77SBIC SBIS FIFO 二． USART 控制和状态寄存器 A：
UCSRA
第 7 位 RXC：USART 接收完成；
第 6 位 TXC：USART 发送完成；
第 5 位 UDRE：USART 数据寄存器空；
第 4 位 FE：接收帧出错；
第 3 位 DOR：接收数据溢出出错；
第 2 位 PE：校验错误；
第 1 位 U2X：USART 传输速率倍速；
三． USART 控制和状态寄存器 B：UCSRB
第 7 位 RXCIE：RX 接收完成中断允许；
第 6 位 TXCIE：TX 发送完成中断允许；
第 5 位 UDRIE：USART 数据寄存器空中断允许；
第 4 位 RXEN：数据接收允许；
第 3 位 TXEN：发送数据允许；
第 2 位 UCSZ2：数据位数大小，与 UCSRC 中的 UCSZ1:0 一起使用；
第 1 位 RXB8：采用接收的数据为 9 位数据帧时，接收数据的第 9 位，必 须 在 URD 读取前读取；
第 0 位 TXB8：采用发送数据格式为 9 位数据帧时，发送数据的第 9 位， 必 须在 URD 写入前写入。
四． USART 控制和状态寄存器 C：UCSRC
该寄存器与 UBRRH 寄存器共享一个 I/O 空间的地址。
第 7 位 URSEL：寄存器选择，当读写 UCSRC 时，该位为 1；
第 6 位 UMSEL： USART 工作模式选择， 该位置 1 为同步模式， 清零为异步 模式；
第 5..4 位 UPM1..0：校验方式；
UPM1 UPM0 校验方式
0 0 无校验
0 1 保留
1 0 使能偶校验
1 1 使能奇校验
第 3 位 USB：停止位选择，该为置 1 表示 2 位停止位，该位为 0 表示 1 位 停止位；
第 2..1 位 UCSZ1..0：发送或接收字符长度，与 UCSRB 中的 UCSZ2 一起 使
用，定义和设置接收和发送数据帧中的数据位数(5、6、7、8、9 位)；
第 0 位 UCPOL：时钟极性，该位只有在同步模式下使用，同步模式下该 位 设定了串行输出数据变化和数据输入采样与同步时钟 XCK 之间的关系；在
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0 XCK 上升沿 XCK 下降沿
1 XCK 下降沿 XCK 上升沿
五． 波特率寄存器：UBRRL 和 UBRRH
UBRRL 和 UBRRH 一起构成一个 16 位寄存器；其中 UBRRH 寄 存器与
UCSRC 寄存器共享一个 I/O 空间的地址。
第 15 位 URSEL：寄存器选择，，
当读写 UBRRH 时，该位必须为 0；
第 14..位保留位，兼容起见，写入时这些位写 0；
第 11..0 位 UBRR11..0： USART 波特率设置寄存器，
如果波特率设置被改变， 正在进行的接收和发送将被打断；
写 UBRRL 将立即更新对波特率预分频的设置。 UBRR 的值和波特率的换算关系入下：
异步正常模式
U2X=0
异步倍速模式 U2X=1
同步主机模式 BAUD=
fosc
16(U 1)BRR+
BAUD=
fosc
8(U 1)BRR+
BAUD=
fosc
2(U 1)BRR+
BARR=-
fosc
1
16´BAUD
BARR=-红外线烤箱
fosc
1
8´BAUD
BARR=-
fosc
1
2´BAUD
UBRRH 寄存器与 UCSRC 寄存器在 I/O 空间共享同一个地址($20)，因而 对
这两个寄存器的读写操作要按照一些特殊的规范进行：
写操作： 写入数据的最高位用于选择写入的寄存器，最高位为 1 时，表示 写 入数据到 UCSRC，最高位为 0 表示写入数据到 UBRRH。
读操作： 读数据要比写入数据操作复杂些， 读取寄存器的选择是通过读取时 间的先后序列确定的。读第一次 I/O 空间地址$20，返回的是寄存器 UBRRH 的 内容；在接下来的一个时钟周期内再次读取地址$20，则返回寄存器 UCSRC 的 内容。因此，读地址$20，一般读到的是 UBRRH 的值，要读取
6.2 串口通信之例一：查询方式
好了，我们学习了这么多的 USART 通信的理论，接下来我们就试着应用 一 下。我们是用 Protues 仿真， 所以就不用和电脑连接了，直接用 Protues 里的 串口 终端就可以了，下面我给出电路图，很简单：
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直接把串口终端和 ATmega8 的 TXD(PD1)、 这个电路很简单，不用 232 模块，
RXD(PD0)连接起来就可以了。 要实现的功能也简单，我们先用 查询的方式来实现 串口的通信， 然后再用中
断的方式实现。好了，现在我先给出一个例子：
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包装盒fonmoo
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怎么样，是不是很简单啊，我们首先发出一些提示信息，由于 Protues 的串 口终端还不能显示汉语， 所以我让它输出一些简单的英语提示；接下来就是提示 你在终端上输出信息，然后显示出你输入的字符。
6.3 串口通信之例二：中断方式
好了， 上面我们是用查询的方式来实现接收字符的功能的，下面我们就用 中 断的方式来实现接收字符。 程序要实现的功能和上面是一样的，电 路图也用上面 的。
充气包装袋
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