STC8H1K08_介绍与应用（2）
STC8H1K08_介绍与应用（2）
STC8H 系列单片机具有4个全双工异步串行通信模块。每个串行口由2个数据缓冲器、一个移位寄存器、一个串行控制寄存器和一个波特率发生器等组成。每个串行口的数据缓冲器由2个互相独立的接收、发送缓冲器构成，可以同时发送和接收数据。
STC8 系列单片机的串口 1有4种工作方式，其中两种方式的波特率是可变的，另两种是固定的，以供不同应用场合选用。串口 2/串口 3/串口 4都只有两种工作模式，这两种方式的波特率都是可变的。用户可用软件设置不同的波特率和选择不同的工作方式。主机可通过查询或中断方式对接收/发送进行程序处理，使用十分灵活。
串口 1、串口 2、串口 3、串口 4的通讯口均可以通过功能管脚的切换功能切换到多组端口，从而可以将一个通讯口分时复用为多个通讯口。
串口 1_控制寄存器（SCON）
SM0/FE：当PCON寄存器中的SMOD0位为1时，该位为帧错误检测标志位。当UART在接收过程中检测到一个无效停止位时，通过UART接收器将该位置1，必须由软件清零。当PCON寄存器中的SMOD0位为0时，该位和SM1一起指定串口1的通信工作模式，如下表所示：
SM2：允许模式 2或模式 3多机通信控制位。当串口1使用模式 2 或模式 3 时，如果 SM2 位为 1 且 REN 位为 1，则接收机处于地址帧筛选状态。此时可以利用接收到的第 9 位（即 RB8）来筛选地址帧，若 RB8 = 1,说明该帧是地址帧，地址信息可以进入 SBUF，并使 RI 为1，进而在中断服务程序中再进行地址号比较；若 RB8 = 0，说明该位不是地址帧，应丢掉且保持 RI = 0。在模式 2或模式 3中，如果 SM 2位为 0 且 REN 位为 1，接收机处于地址帧选被禁止状态，不论收到的 RB8 为 0 或 1，均可使接收到的信息进入 SBUF，并使 RI = 1，此时 RB8 通常为校验位。模式 1和模式 0 为非多机通信方式，在这两种方式时，SM2 应设置为 0.
REN：允许/禁止串口接收控制位。
- 0：禁止串口接收数据
- 1：允许串口接收数据
TB8：当串口 1 使用模式 2 或模式 3 时，TB8 为要发送的第 9 位数据，按需要由软件置位或清 0。在模式 0 和模式 1 中，该位不用。
RB8：当串口 1 使用模式 2 或模式 3 时，RB8 为接收到的第 9 位数据，一般用作校验位或者地址帧/数据帧标志位。在模式 0 和模式 1 中，该位不用。
TI：串口 1 发送中断请求标志位。在模式 0 中，当串口发送数据第 8 位结束时，由硬件自动将 TI 置 1，向主机请求中断，响应中断后 TI 必须用软件清零。在其他模式中，则在停止位开始发送时由硬件自动将 TI 置 1，向 CPU 发请求中断，响应中断后 TI 必须用软件清零。
RI：串口 1接收中断请求标志位。在模式 0中，当串口接收第 8 位数据结束时，由硬件自动将 RI 置 1，向主机请求中断，响应中断后 RI 必须用软件清零。在其他模式中，串行接收到停止位的中间时刻由硬件自动将 RI 置 1，向 CPU 发中断申请，响应中断后 RI 必须由软件清零。
综上，配置串口 1使用模式 1（可变波特率8位数据方式）时，只需要设置SM0、SM1、REN，TI和RI则是在收发响应中断后软件清零。
串口1数据寄存器SBUF
串口1的数据读写都是对同个寄存器SBUF进行操作
SBUF：串口 1 数据接收/发送缓冲区。SBUF 实际是 2 个缓冲器，读缓冲器和写缓冲器，两个操作分别对应两个不同的寄存器，1个是只写寄存器（写缓冲器），1个是只读寄存器（读缓冲器）。对SBUF进行读操作，实际是读取串口接收缓冲区，对 SBUF 进行写操作则是触发串口开始发送数据。
串口 1_模式 1工作方式
当软件设置 SCON 的 SM0、SM1 为“01”时，串行口 1 则以模式 1 进行工作。此模式为 8 位 UART格式，一帧信息为 10 位：1 位起始位，8 位数据位（低位在先）和 1 位停止位。波特率可变，即可根据需要进行设置波特率。TxD 为数据发送口，RxD 为数据接收口，串行口全双工接受/发送。
模式 1 的发送过程
串行通信模式发送时，数据由串行发送端 TxD 输出。当主机执行一条写 SBUF的指令就启动串行通信的发送，写“SBUF”信号还把“1”装入发送移位寄存器的第 9 位，并通知 TX控制单元开始发送。移位寄存器将数据不断右移送 TxD 端口发送，在数据的左边不断移入“0”作补充。当数据的最高位移到移位寄存器的输出位置，紧跟其后的是第 9 位“1”，在它的左边各位全为“0”，这个状态条件，使 TX 控制单元作最后一次移位输出，然后使允许发送信号“SEND”失效，完成一帧信息的发送，并置位中断请求位 TI，即 TI=1，向主机请求中断处理。
模式 1 的接收过程
当软件置位接收允许标志位 REN，即 REN=1 时，接收器便对 RxD 端口的信号
进行检测，当检测到 RxD 端口发送从“1”→“0”的下降沿跳变时就启动接收器准备接收数据，并立即复位波特率发生器的接收计数器，将 1FFH 装入移位寄存器。接收的数据从接收移位寄存器的右边移入，已装入的 1FFH 向左边移出，当起始位"0"移到移位寄存器的最左边时，使 RX 控制器作最后一次移位，完成一帧的接收。若同时满足以下两个条件：
- RI=0；
- SM2=0 或接收到的停止位为 1。
则接收到的数据有效，实现装载入 SBUF，停止位进入 RB8，RI 标志位被置 1，向主机请求中断，若上述两条件不能同时满足，则接收到的数据作废并丢失，无论条件满足与否，接收器重又检测 RxD 端口上的"1"→"0"的跳变，继续下一帧的接收。接收有效，在响应中断后，RI 标志位必须由软件清 0。通常情况下，串行通信工作于模式 1 时，SM2 设置为"0"。
串口1波特率计算方式
串口 1 的波特率是可变的，其波特率可由定时器 1 或者定时器 2 产生。当定时器采用 1T 模式时（12倍速），相应的波特率的速度也会相应提高 12 倍。
串口 1 模式 1 的波特率计算公式如下表所示：（SYSclk 为系统工作频率）
下面为常用频率与常用波特率所对应定时器的重载值：
如果对于计算方式比较头疼的话，可以用万能的STC-ISP工具帮忙，如图写入配置参数，直接生成串口初始化代码：
串口注意事项
关于串口中断请求有如下问题需要注意：（串口 1、串口 2、串口 3、串口 4 均类似，下面以串口 1为例进行说明）
8 位数据模式时，发送完成约 1/3 个停止位后产生 TI 中断请求，如下图所示：
8 位数据模式时，接收完成一半个停止位后产生 RI 中断请求，如下图所示：
// 引入STC8H系列单片机寄存器头文件，定义所有IO、串口、定时器寄存器
#include "stc8h.h"
// 引入51单片机内置函数库，本例暂时没用到，保留标准写法
#include "intrins.h"
// 引入标准输入输出库，用来支持printf打印
#include <stdio.h>
// 定义系统IRC频率 11.0592MHz，单位HZ
#define FOSC 11059200UL
// 目标串口波特率115200
#define BAUD 115200UL
// 计算定时器2初值，作为串口波特率发生器
// T2不分频，分频系数4，公式：65536 - 系统时钟/(4*波特率)
#define BRT_VAL (65536UL - FOSC / (4UL * BAUD))
// bit型变量，只有0/1两种状态，标记串口是否正在发送数据
bit busy;
// 接收缓冲区写指针：中断收到数据存在buffer哪里
unsigned char wptr;
// 接收缓冲区读指针：主循环从buffer哪里读出数据
unsigned char rptr;
// 16字节接收环形缓冲区，缓存串口收到的数据
unsigned char buffer[16];
/**********************************************************************
* 函数名：UartIsr
* 功能：串口1中断服务函数，中断号4（51单片机固定串口1中断编号）
* 触发时机：1.发送完1字节数据 2.收到1字节数据
**********************************************************************/
void UartIsr() interrupt 4
{
// 判断是不是【发送完成】触发的中断(T1发送中断标志位)
if (TI)
{
TI = 0; // 软件手动清零发送中断标志，硬件不会自动清0
busy = 0; // 发送忙标志清零，代表当前字节发送完毕，可以发下一个
}
// 判断是不是【收的数据】触发的中断(RI接收中断标志位)
if (RI)
{
RI = 0; // 软件手动清零接收中断标志
buffer[wptr++] = SBUF; // SBUF是串口数据寄存器，读取收到的字节存入缓冲区
// 写指针往后挪一位，准备存下一个数据
wptr &= 0x0f; // 缓冲区只有16格(0~15)，超过15自动回到0，环形缓存
}
}
/**********************************************************************
* 函数名：UartInit
* 功能：串口1初始化，配置模式、波特率、缓存指针初始值
**********************************************************************/
void UartInit(void)
{
SCON = 0x50; // 串口控制寄存器配置
// SM0=0,SM1=1 → 模式1：8位异步串口
// REN=1 → 开启单片机硬件接收功能，能接收外部发来的数据
T2L = BRT_VAL; // 定时器2低8位装载初值
T2H = BRT_VAL >> 8; // 定时器2高8位装载初值
AUXR |= 0x15; // 辅助寄存器配置定时器2
// S1T2= 1：串口1使用定时器2产生波特率
// T2R = 1：启动定时器2开始计数
// T2x12=1：定时器2直接使用系统晶振，不分频，波特率更精准
wptr = 0x00; // 缓存写指针初始化为0，从缓冲区第0格开始存
rptr = 0x00; // 缓存读指针初始化为0，从缓冲区第0格开始读
busy = 0; // 初始状态：串口空闲，没有在发送数据
}
/**********************************************************************
* 函数名：UartSend
* 输入参数：dat 需要发送的1字节数据
* 功能：阻塞发送单个字节，等上一字节发完再发下一个，防止乱码
**********************************************************************/
void UartSend(unsigned char dat)
{
while (busy); // 循环等待，直到串口发送空闲
busy = 1; // 标记串口现在正在发送，禁止新数据插入
SBUF = dat; // 把数据写入串口寄存器，硬件自动向外发送
}
/**********************************************************************
* 函数名：UartSendStr
* 输入参数：p 字符串首地址
* 功能：循环发送一整串字符串，直到字符串结束符'\0'为止
**********************************************************************/
void UartSendStr(char *p)
{
// 判断当前字符不是结束符就持续发送
while (*p != '\0')
{
UartSend(*p++); // 发送当前字符
// 指针后移，读取下一个字符
}
}
/**********************************************************************
* 函数名：main
* 功能：程序入口主函数，上电后最先执行，死循环一直运行
**********************************************************************/
void main(void)
{
// STC8H特有：开启XFR扩展寄存器访问权限，不开启无法配置定时器2、串口增强功能
P_SW2 |= 0x80;
// 配置全部IO口为【准双向口】，单片机上电默认模式，输入输出通用
P0M0 = 0x00; P0M1 = 0x00;
P1M0 = 0x00; P1M1 = 0x00;
P2M0 = 0x00; P2M1 = 0x00;
P3M0 = 0x00; P3M1 = 0x00;
P4M0 = 0x00; P4M1 = 0x00;
P5M0 = 0x00; P5M1 = 0x00;
UartInit(); // 调用函数，初始化串口
ES = 1; // ES=1：开启串口1单独中断
EA = 1; // EA=1：开启单片机总中断，所有中断必须打开总中断才能生效
// 上电先打印一串提示文字，\r是回车，\n是换行
UartSendStr("Uart Test !\r\n");
// 无限死循环，单片机上电后一直在这里循环运行
while (1)
{
// 读写指针不相等 = 缓冲区里存了收到的数据
if (rptr != wptr)
{
// 读取缓冲区数据，通过串口发出去（回显功能）
UartSend(buffer[rptr++]);
// 读指针超过15归零，环形缓存
rptr &= 0x0f;
}
}
}
ES = 1; // ES=1：开启串口1单独中断
EA = 1; // EA=1：开启单片机总中断，所有中断必须打开总中断才能生效
执行顺序说明
代码里先写 ES=1 再写 EA=1 是规范写法：
- 先把外设分开关配置好（提前打开串口中断允许）；
- 最后打开全局总中断 EA，避免中途没配置完就意外触发中断导致程序错乱。
串口重定向
与32的串口重定向函数fputc函数和fgetc函数不同，51单片机串口重定向给重写的是putchar函数，然后可以使用printf函数往串口进行打印，可在串口uart.c文件中添加以下部分:
char putchar(char c)
{
UartSend(c);
return c;
}
逐行翻译
char putchar(char c)
函数，接收 1 个字符 c（比如 'A'、'1'、换行符）UartSend(c);
调用你自己写好的单字节发送函数
UartSend内部自带while(busy)等待，确保串口不冲突，不会乱码。return c;
标准规定 putchar 必须返回发送出去的字符，固定写法，照抄就行。
// 引入STC8H系列单片机寄存器头文件，定义所有IO、串口、定时器寄存器
#include "stc8h.h"
// 引入51单片机内置函数库，_nop_延时使用
#include "intrins.h"
// 引入标准输入输出库，用来支持printf打印
#include <stdio.h>
// 定义系统IRC频率 11.0592MHz，单位HZ
#define FOSC 11059200UL
// 目标串口波特率115200
#define BAUD 115200UL
// 计算定时器2初值，作为串口波特率发生器
// T2不分频，分频系数4，公式：65536 - 系统时钟/(4*波特率)
#define BRT_VAL (65536UL - FOSC / (4UL * BAUD))
// 串口接收环形缓冲区大小
#define UART_BUF_LEN 16
// bit型变量，只有0/1两种状态，标记串口是否正在发送数据
bit busy;
// 接收缓冲区写指针：中断收到数据存在buffer哪里
unsigned char wptr;
// 接收缓冲区读指针：主循环从buffer哪里读出数据
unsigned char rptr;
// 16字节接收环形缓冲区，缓存串口收到的数据
unsigned char buffer[UART_BUF_LEN];
/**********************************************************************
* 函数名：UartIsr
* 功能：串口1中断服务函数，中断号4（51单片机固定串口1中断编号）
* 触发时机：1.发送完1字节数据 2.收到1字节数据
**********************************************************************/
void UartIsr() interrupt 4
{
// 判断是不是【发送完成】触发的中断(T1发送中断标志位)
if (TI)
{
TI = 0; // 软件手动清零发送中断标志，硬件不会自动清0
busy = 0; // 发送忙标志清零，代表当前字节发送完毕，可以发下一个
}
// 判断是不是【收的数据】触发的中断(RI接收中断标志位)
if (RI)
{
RI = 0; // 软件手动清零接收中断标志
// 缓冲区未满才存入，防止覆盖未读取数据
if (((wptr + 1) & 0x0F) != rptr)
{
buffer[wptr++] = SBUF; // SBUF是串口数据寄存器，读取收到的字节存入缓冲区
wptr &= 0x0f; // 环形缓存指针回卷
}
}
}
/**********************************************************************
* 函数名：UartInit
* 功能：串口1初始化，模式1、T2波特率发生器、开启接收
**********************************************************************/
void UartInit(void)
{
SCON = 0x50; // SM0=0,SM1=1 8位异步串口; REN=1 硬件接收使能
T2L = BRT_VAL; // 定时器2低8位装载初值
T2H = BRT_VAL >> 8; // 定时器2高8位装载初值
AUXR |= 0x15; // S1T2=1(串口1使用T2)、T2R=1(开启T2)、T2x12=1(T2不分频)
wptr = 0x00; // 缓存指针初始化
rptr = 0x00;
busy = 0; // 发送空闲标志
}
/**********************************************************************
* 函数名：UartSend
* 输入参数：dat 需要发送的1字节数据
* 功能：阻塞发送单个字节，使用busy互斥，兼容printf
**********************************************************************/
void UartSend(unsigned char dat)
{
while (busy); // 等待上一字节发送完成
busy = 1; // 标记发送占用
SBUF = dat; // 写入发送寄存器
}
/**********************************************************************
* 函数名：UartSendStr
* 输入参数：p 字符串首地址
* 功能：循环发送字符串直到'\0'结束
**********************************************************************/
void UartSendStr(char *p)
{
while (*p != '\0')
{
UartSend(*p++);
}
}
/**********************************************************************
* 函数名：putchar
* 功能：重定向printf输出到串口1，统一使用UartSend互斥逻辑
**********************************************************************/
char putchar(char c)
{
UartSend(c);
return c;
}
/**********************************************************************
* 函数名：Delay_ms
* 功能：@24.000MHz下毫秒级延时
**********************************************************************/
void Delay_ms(unsigned int ms)
{
unsigned int t;
unsigned char i, j;
for (t = 0; t < ms; t++)
{
_nop_();
i = 32;
j = 40;
do
{
while (--j);
} while (--i);
}
}
/**********************************************************************
* 函数名：main
* 功能：程序入口，上电初始化，循环回显接收数据+周期打印日志
**********************************************************************/
void main(void)
{
// STC8H特有：开启XFR扩展寄存器访问权限，否则T2/AUXR无法配置
P_SW2 |= 0x80;
// 全部IO配置为准双向口（上电默认）
P0M0 = 0x00; P0M1 = 0x00;
P1M0 = 0x00; P1M1 = 0x00;
P2M0 = 0x00; P2M1 = 0x00;
P3M0 = 0x00; P3M1 = 0x00;
P4M0 = 0x00; P4M1 = 0x00;
P5M0 = 0x00; P5M1 = 0x00;
UartInit(); // 串口仅初始化一次
ES = 1; // 串口1中断使能
EA = 1; // 全局总中断打开
// 上电打印启动信息
UartSendStr("Uart Test Start!\r\n");
// 无限主循环
while (1)
{
// 缓冲区存在未读取数据：回显收到的字符
if (rptr != wptr)
{
UartSend(buffer[rptr++]);
rptr &= 0x0f;
}
// 每500ms打印一次Hello World
printf("Hello World\r\n");
Delay_ms(500);
}
}
浙公网安备 33010602011771号