51單片機(jī)

　　51單片機(jī)是對(duì)所有兼容Intel 8031指令系統(tǒng)的單片機(jī)的統(tǒng)稱。該系列單片機(jī)的始祖是Intel的8004單片機(jī)，后來(lái)隨著Flash rom技術(shù)的發(fā)展，8004單片機(jī)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，成為應(yīng)用最廣泛的8位單片機(jī)之一，其代表型號(hào)是ATMEL公司的AT89系列，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)之中。很多公司都有51系列的兼容機(jī)型推出，今后很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)將占有大量市場(chǎng)。51單片機(jī)是基礎(chǔ)入門的一個(gè)單片機(jī)，還是應(yīng)用最廣泛的一種。需要注意的是51系列的單片機(jī)一般不具備自編程能力。

　　同樣的一段程序，在各個(gè)單片機(jī)廠家的硬件上運(yùn)行的結(jié)果都是一樣的，如ATMEL的89C51（已經(jīng)停產(chǎn)）、89S51， PHILIPS，和WINBOND等，我們常說(shuō)的已經(jīng)停產(chǎn)的89C51指的是ATMEL公司的 AT89C51單片機(jī)，同時(shí)是在原基礎(chǔ)上增強(qiáng)了許多特性，如時(shí)鐘，更優(yōu)秀的是由Flash（程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容至少可以改寫1000次）存儲(chǔ)器取代了原來(lái)的ROM（一次性寫入），AT89C51的性能相對(duì)于8051已經(jīng)算是非常優(yōu)越的了。

　　不過(guò)在市場(chǎng)化方面，89C51受到了PIC單片機(jī)陣營(yíng)的挑戰(zhàn)，89C51最致命的缺陷在于不支持ISP（在線更新程序）功能，必須加上ISP功能等新功能才能更好延續(xù)MCS-51的傳奇。89S51就是在這樣的背景下取代89C51的，89S51已經(jīng)成為了實(shí)際應(yīng)用市場(chǎng)上新的寵兒，作為市場(chǎng)占有率第一的Atmel公司已經(jīng)停產(chǎn)AT89C51，將用AT89S51代替。89S51在工藝上進(jìn)行了改進(jìn)，89S51采用0.35新工藝，成本降低，而且將功能提升，增加了競(jìng)爭(zhēng)力。89SXX可以向下兼容89CXX等51系列芯片。同時(shí)，Atmel不再接受89CXX的定單，大家在市場(chǎng)上見(jiàn)到的89C51實(shí)際都是Atmel前期生產(chǎn)的巨量庫(kù)存而以。如果市場(chǎng)需要，Atmel當(dāng)然也可以再恢復(fù)生產(chǎn)AT89C51。

　　uart通信協(xié)議

　　UART（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter）即通用異步收發(fā)傳輸器，工作于數(shù)據(jù)鏈路層（協(xié)議層之一）。包含了RS－232、RS－422、RS－485串口通信和紅外（IrDA）等等。UART協(xié)議作為一種低速通信協(xié)議，廣泛應(yīng)用于通信領(lǐng)域等各種場(chǎng)合。UART基本可分為并口通信及串口通信兩種。

　　異步串口通信協(xié)議，工作原理是將傳輸數(shù)據(jù)的每個(gè)字符以串行方式一位接一位的傳輸。圖1給出了其工作模式：

　　其中每一位（bit）的意義如下：

　　起始位：先發(fā)出一個(gè)邏輯“0”的信號(hào)，表示傳輸字符的開(kāi)始。數(shù)據(jù)位：緊跟起始位之后。數(shù)據(jù)位的個(gè)數(shù)可以是4、5、6、7、8等，構(gòu)成一個(gè)字符。通常采用ASCII碼。從最低位開(kāi)始傳送，靠時(shí)鐘來(lái)定位。

　　奇偶校驗(yàn)位：數(shù)據(jù)位加上這一位后（跟在數(shù)據(jù)位尾部），使得“1”的位數(shù)應(yīng)為偶數(shù)（偶校驗(yàn)）或奇數(shù)（奇校驗(yàn)），以此來(lái)校驗(yàn)數(shù)據(jù)傳送的正確性。

　　停止位：它是一個(gè)字符數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)志?？梢允?位、1.5位、2位的高電平（邏輯“1”）。

　　空閑位：處于邏輯“1”狀態(tài)，表示當(dāng)前線路上沒(méi)有數(shù)據(jù)的傳送。波特率：是衡量數(shù)據(jù)傳輸速率的指針。表示為每秒鐘傳送的二進(jìn)制位數(shù)（bit數(shù)）。例如資料傳送速率為120字符/秒，而每一個(gè)字符為10位，則其傳送的波特率為10×120＝1200字符/秒＝1200波特。

　　軟件UART控制：在嵌入式系統(tǒng)或者計(jì)算機(jī)中，并非直接對(duì)串口直接進(jìn)行操作，而是通過(guò)SCI（串行通訊接口）模塊對(duì)其進(jìn)行控制。（注：“SCI”首先由Motorola微串口微控制器而得名，SCI另一種說(shuō)法是“UART控制器”）常用的許多芯片中都包含了SCI，例如ARM的S3C2410X芯片內(nèi)嵌了3個(gè)串行接口控制器，而Nios等軟核芯片則可以用選用UART（RS232）的IP對(duì)UART進(jìn)行控制。PC機(jī)則常用16650UART、16750UART等控制串口。

　　如果實(shí)現(xiàn)軟件操作UART時(shí)，在UART檢查端口管腳的串行活動(dòng)時(shí)，需要占用大量時(shí)間，讓應(yīng)用程序停滯，這會(huì)使得軟件UART沒(méi)有意義。但情況并非如此，來(lái)看一下標(biāo)準(zhǔn)的10位異步串行協(xié)議（包含一個(gè)起始位，一個(gè)停止位和8個(gè)數(shù)據(jù)位）收發(fā)一個(gè)字符時(shí)的情況（如圖2所示）。

　　在啟動(dòng)一次發(fā)送或接收操作之后，串行UART（不論是軟件還是硬件形式的UART）并不需要連續(xù)監(jiān)控I/O線。在發(fā)送一個(gè)字符時(shí)，每個(gè)位周期，UART只需驅(qū)動(dòng)一次發(fā)送信號(hào)線的狀態(tài)，從起始位到8個(gè)數(shù)據(jù)位直到結(jié)束位依次設(shè)置每個(gè)位的電平。在接收一個(gè)字符時(shí)，UART在第一個(gè)下降沿時(shí)開(kāi)始工作，之后只需在每個(gè)位時(shí)隙的中央對(duì)接收線上的信號(hào)狀態(tài)進(jìn)行一次采樣。

　　數(shù)字系統(tǒng)方面，我們可以用一對(duì)狀態(tài)機(jī)來(lái)表征軟件UART的行為，一個(gè)狀態(tài)機(jī)用于發(fā)送字符，另一個(gè)用于接收字符。對(duì)一個(gè)全雙工的UART而言，這兩個(gè)狀態(tài)機(jī)是并行運(yùn)行的，需要兩個(gè)獨(dú)立的定時(shí)器中斷。這兩個(gè)狀態(tài)機(jī)都有主動(dòng)和被動(dòng)兩種模式。發(fā)送狀態(tài)機(jī)在收到一個(gè)需發(fā)送的字符時(shí)跳出空閑狀態(tài)，在結(jié)束位發(fā)送之后回到空閑狀態(tài)。接收狀態(tài)機(jī)在檢測(cè)到接收線上的一個(gè)下降沿時(shí)跳出空閑狀態(tài)。在檢測(cè)到這個(gè)初始的低電平狀態(tài)之后（該狀態(tài)指示起始位已經(jīng)開(kāi)始），開(kāi)始對(duì)位時(shí)隙進(jìn)行遞減計(jì)數(shù)，同時(shí)按要求采樣信號(hào)線上的每個(gè)信號(hào)位，包括停止位。

　　為了避免不必要地占用主應(yīng)用過(guò)多的時(shí)間，

　　UART狀態(tài)機(jī)應(yīng)該由一些周期性的基于定時(shí)器的中斷來(lái)激活。接收線上初始下降沿的檢測(cè)需要利用一個(gè)邊沿觸發(fā)的外部中斷單獨(dú)處理。如果一個(gè)狀態(tài)機(jī)的定時(shí)器被設(shè)置為每個(gè)bit周期發(fā)出一個(gè)中斷請(qǐng)求，那么該狀態(tài)機(jī)在每次中斷被觸發(fā)時(shí)能夠執(zhí)行任何需要的操作（而且如果需要，還能進(jìn)入到下一個(gè)狀態(tài)）。用于實(shí)現(xiàn)狀態(tài)機(jī)的代碼應(yīng)盡可能優(yōu)化，因?yàn)橹灰浖ART處于活動(dòng)狀態(tài)，這些代碼就會(huì)在后臺(tái)連續(xù)運(yùn)行。

　　51單片機(jī)uart通信協(xié)議

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　　#define uchar unsigned char

　　#define uint unsigned int

　　bit RXAAOK; //接收到0XAA開(kāi)頭標(biāo)志

　　bit RXFRMOK; //接收一幀完整數(shù)據(jù)標(biāo)

　　//接收中斷中如果是完整一條數(shù)據(jù)置位，主函數(shù)中

　　//處理完畢清零

　　uchar RXBUF［32］; //接收緩存

　　uchar RX_P; //數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)

　　void UARTO_ISR（） interrupt 4 //接收中斷，不同處理器可能是不同的函數(shù)聲明

　　{

　　uchar i; //用處提取接收緩沖器的字符

　　if（RI）

　　{ i=SBUF; //提取字符

　　RI=0;

　　if（RXFRMOK==0） //判斷是否接收到起始字符0XAA

　　{ if（RXAAOK） //如果接收到0XAA，繼續(xù)接收后面的字符

　　{ RXBUF［RX_P］=i; //字符存入數(shù)組

　　if（（RX_P》3）&&（RXBUF［RX_P-3］==0xcc）

　　&&（RXBUF［RX_P-2］==0x33）&&（RXBUF［RX_P-1］==0xc3）

　　&&（RXBUF［RX_P］==0x3c） ） //判斷是是否接收完畢一幀數(shù)據(jù)

　　{ RXFRMOK=1; //如果接收完成，置位RXFRMOK;

　　RXAAOK=0; //清零開(kāi)始標(biāo)志位RXAAOK

　　}

　　RX_P++; //接收計(jì)數(shù)器加一

　　}

　　if（！RXAAOK&&（i==0xaa））

　　{RXAAOK=1;

　　RX_P=0;

　　}

　　}

　　}

　　}

　　void main（） //主程序

　　{

　　while（1）

　　{

　　if（RXFRMOK）

　　{

　　if（RXBUF［0］==0X78）

　　{//加入自己的處理函數(shù)即可

　　}

　　if（RXBUF［0］==0X7C）

　　{//加入自己的處理函數(shù)即可

　　}

　　RXBUFMOK=0; //處理完畢，清除消息

　　}

　　}

　　}