AVR单片机串口通信实战：掌握串口通信协议及编程

# 1. AVR单片机串口通信概述

串口通信是一种广泛应用于嵌入式系统中的数据传输方式，它通过串行数据线实现设备之间的通信。AVR单片机内置串口模块，支持UART、USART等多种串口通信协议。串口通信在AVR单片机中扮演着至关重要的角色，广泛应用于数据采集、设备控制、上位机通信等场景。

# 2. 串口通信协议详解

### 2.1 串口通信的基本原理

串口通信是一种异步通信方式，即发送方和接收方使用不同的时钟频率，并且数据传输是逐位进行的。串口通信的基本原理是：发送方将数据按位发送，每一位数据都携带一个起始位和一个停止位，接收方根据起始位和停止位识别数据帧的开始和结束，并根据数据位中的数据信息进行处理。

### 2.2 常用的串口通信协议

常见的串口通信协议包括：

- **RS-232**：一种标准的串口通信协议，使用单端信号，传输距离短，抗干扰能力弱。
- **RS-485**：一种差分信号串口通信协议，抗干扰能力强，传输距离较长。
- **UART**：一种通用异步收发器，负责串口通信的发送和接收。
- **USB**：一种通用串行总线，传输速率高，抗干扰能力强。

### 2.3 串口通信协议的帧结构

串口通信协议的帧结构一般包括以下部分：

- **起始位**：一个低电平信号，表示数据帧的开始。
- **数据位**：包含实际传输的数据，通常为 5 位、6 位、7 位或 8 位。
- **奇偶校验位**：用于检测数据传输中的错误，可为奇校验或偶校验。
- **停止位**：一个高电平信号，表示数据帧的结束。

**代码块：**

#define BAUD 9600
#define DATA_BITS 8
#define PARITY NONE
#define STOP_BITS 1

void uart_init(void) {
    // 设置波特率
    UBRR0H = (uint8_t)(BAUD >> 8);
    UBRR0L = (uint8_t)BAUD;
    // 设置数据位、奇偶校验位、停止位
    UCSR0C = (DATA_BITS << UCSZ00) | (PARITY << UPM00) | (STOP_BITS << USBS0);
    // 启用接收和发送
    UCSR0B = (1 << RXEN0) | (1 << TXEN0);
}

**逻辑分析：**

该代码块初始化了串口通信，设置了波特率、数据位、奇偶校验位和停止位。波特率设置为 9600，数据位为 8 位，无奇偶校验，停止位为 1 位。最后，启用了接收和发送功能。

**参数说明：**

- `BAUD`：波特率，单位为波特。
- `DATA_BITS`：数据位数量，可以是 5、6、7 或 8。
- `PARITY`：奇偶校验方式，可以是 `NONE`（无校验）、`ODD`（奇校验）或 `EVEN`（偶校验）。
- `STOP_BITS`：停止位数量，可以是 1 或 2。

**表格：**

| 参数 | 含义 |
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