单片机串口工作原理详解：UART异步传输

"单片机串口工作原理详解" 单片机串口是电子工程领域中常见的通信接口，尤其在嵌入式系统设计中扮演着重要角色。不同的单片机型号可能配备不同的串行通信接口，如UART（通用异步收发传输器），根据实际需求选择合适的单片机或者通过I/O口模拟串口通信。本文主要探讨全双工UART的工作原理及其两种工作状态。 1. 全双工UART（异步串行通信接口） UART支持全双工通信，即数据可以同时发送和接收。它有两种主要的工作状态： - **同步串行通信状态**：这种状态下，UART能实现高速通信，但硬件电路较为复杂，需要两条信号线分别用于数据传输和时钟同步。由于时钟信号的同步要求，通信双方只能采用单工或半双工方式工作。 - **异步串行通信状态**：这种方式相对简单，虽然传输速率不如同步方式高，但应用广泛且易于与其他通信标准对接。异步传输的特点包括起始位、数据位、可选的奇偶校验位以及停止位，其中起始位标志着数据的开始，停止位表示数据的结束，校验位用于检测传输错误。 2. 异步传输工作方式 - **传输效率较低**：由于起始位、校验位和停止位的存在，有效数据传输比例相对较低。 - **数据格式**：数据帧通常包含1个起始位（低电平）、8位数据（LSB先发送）、1个可选的奇偶校验位和1到2个停止位（高电平）。 3. 同步传输工作方式 - **同步通信**需要双方同时使用两条通信线，一条用于时钟信号，另一条用于数据传输。为了双向通信，还需要额外的线路。例如，MCS-51单片机通过分时复用实现双向数据传输。 - **传输效率高**：无附加起始和停止位，传输效率优于异步方式。 - **错误处理**：一旦发现数据错误，可能需要重新传输所有数据，大量数据传输时错误概率较高。 - **远距离通信**：通过调制解调器进行同步信号提取，实现远距离高效通信。 4. 单片机串口配置 - **串行接口寄存器SCON**：设置通信模式、允许接收及状态位检查，如SM0和SM1用于选择工作模式，RI和TI分别表示接收完成和发送完成标志。 - **电源控制寄存器PCON**：SMOD位影响波特率，当SMOD=1时，波特率翻倍。 单片机串口的工作原理涉及多种因素，包括接口类型、通信模式、数据格式、波特率等，理解这些基本概念对于进行有效的串口通信编程至关重要。在实际应用中，需根据项目需求选择合适的工作方式和配置参数，确保数据的准确传输。