【STC8G单片机通信协议详解】：UART、SPI、I2C案例全解析，畅通无阻！


参考资源链接：[STC8G1K08系列单片机技术手册：低功耗模式与多功能接口](https://wenku.csdn.net/doc/646191be543f8444889366cc?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. STC8G单片机通信协议概览

在深入探讨STC8G单片机的通信协议之前，首先需要了解单片机与外部设备进行数据交换的基本方式。单片机通过内置的不同通信接口，如UART、SPI、I2C等，实现与传感器、显示屏、存储设备等外围组件的数据通信。这些通信协议各具特色，适用于不同的应用场景。

接下来，我们将从理论和实践两个维度，逐步解析UART、SPI和I2C这三种通信协议在STC8G单片机上的应用与实践。本章将对这些通信协议进行概括性介绍，为后续章节的深入分析奠定基础。

了解通信协议是硬件开发中的重要一环，不仅需要掌握其基本概念和工作原理，还需要熟悉如何在STC8G单片机上进行配置和编程。例如，我们需要了解如何设置波特率、数据位、停止位和校验位等参数，来确保数据能够正确、高效地传输。同时，还需要掌握相关的硬件连接方式，例如UART通信仅需两根线（RX、TX），而I2C通信则需要两根线（SCL、SDA）加上一个共地线，而SPI通信则需要四根线（SCK、MISO、MOSI、SS）。

通过本章节的概览，读者应能对STC8G单片机所支持的主要通信协议有一个初步的认识，并为后续深入学习和应用这些协议打下坚实的基础。

# 2. UART协议在STC8G中的应用与实践

## 2.1 UART协议基础理论

### 2.1.1 UART协议的工作原理

UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）即通用异步收发传输器，是一种广泛应用的串行通信协议。它的核心工作原理是通过两个不同的信号线（接收RX和发送TX）实现数据的异步串行传输。通信双方无需共用时钟信号，UART通过起始位、数据位、可选的奇偶校验位和停止位组成数据帧，以实现数据的同步与完整传输。

UART协议中最关键的两个概念是波特率和帧格式。波特率决定了数据传输的速率，即每秒传输的符号数。而帧格式则规定了数据包的具体结构，包括了数据位的大小、是否使用奇偶校验以及停止位的个数。

### 2.1.2 UART协议的帧结构

UART数据帧通常包括以下几个部分：

- **起始位（Start Bit）**：标识数据帧的开始，为低电平。
- **数据位（Data Bits）**：紧接着起始位之后，可以设置为5位至8位，代表传输的数据。
- **奇偶校验位（Parity Bit）**：可选，用于错误检测，为数据位提供简单的错误检测机制。
- **停止位（Stop Bit）**：标志着数据帧的结束，可以是1位、1.5位或2位，高电平。

整个数据帧的结构如下图所示：

sequenceDiagram
    participant U as UART
    U->>+TX: Start Bit
    U->>+TX: Data Bits (5 to 8)
    U->>+TX: Parity Bit (Optional)
    U->>+TX: Stop Bit (1, 1.5 or 2)

## 2.2 STC8G中的UART配置与编程

### 2.2.1 UART接口的初始化设置

在STC8G单片机中配置UART接口需要设置一些关键的寄存器，包括波特率、数据位、停止位和奇偶校验等。以下是使用STC-ISP烧录工具中的一个示例，对UART进行初始化配置的代码片段：

#include <STC8G.h>

void UART_Init(unsigned int baudrate) {
    // 设置串口模式和时钟
    SCON = 0x50; // Mode 1, 8-bit UART, enable receive
    T2L = 0xFD;  // 11.0592MHz crystal, set timer2 low byte for baudrate
    T2H = 0xFD;  // Set timer2 high byte for baudrate
    AUXR = 0x14; // Select timer2 as UART baudrate generator
    AUXR |= 0x01; // Set T2EX to P3.5 (for Timer2 trigger)
    ES = 1;      // Enable UART interrupt
    EA = 1;      // Open global interrupt
    // ... 省略其他配置代码 ...
}

int main(void) {
    UART_Init(9600); // Initialize UART with 9600 bps
    while(1) {
        // 主循环，可以添加其他功能代码
    }
}

### 2.2.2 数据发送与接收的实现

数据的发送和接收是UART通信中最为关键的两个操作。STC8G单片机通过串口发送和接收数据时，通常会触发中断来处理这些数据。以下是数据发送和接收的代码示例：

void UART_SendByte(unsigned char byte) {
    SBUF = byte; // Load byte into SBUF to start transmission
    while(!TI);  // Wait until transmission is complete
    TI = 0;      // Clear Transmission Interrupt flag
}

unsigned char UART_ReceiveByte(void) {
    unsigned char byte;
    while(!RI);  // Wait until byte is received
    byte = SBUF; // Read received byte from SBUF
    RI = 0;      // Clear Reception Interrupt flag
    return byte; // Return received byte
}

void UART_SendString(char *str) {
    while (*str) {
        UART_SendByte(*str++);
    }
}

在实际应用中，需要确保串口中断服务程序能正确响应并处理数据发送和接收中断。

## 2.3 UART通信案例分析

### 2.3.1 串口通信实例

在通信协议的应用中，一个经典的例子是通过PC端的串口调试助手与STC8G单片机进行数据交换。以下是使用STC8G单片机和PC端串口调试助手通信的实例代码：

#include <STC8G.h>

void main(void) {
    UART_Init(9600); // Initialize UART with 9600 bps
    while(1) {
        UART_SendByte(UART_ReceiveByte()); // Echo back received data
    }
}

在上述代码中，单片机进入主循环后，会将接收到的任何数据再次发送出去，实现回声测试（Echo Test）。

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