為了讓大家充分理解 UART 串口通信的原理，我們先把 P3.0 和 P3.1 當做 IO 口來進行模擬實際串口通信的過程，原理搞懂后，我們再使用寄存器配置實現(xiàn)串口通信過程。

對于 UART 串口波特率，常用的值是300、600、1200、2400、4800、9600、14400、19200、28800、38400、57600、115200等速率。IO 口模擬 UART 串行通信程序是一個簡單的演示程序，我們使用串口調(diào)試助手下發(fā)一個數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)加1后，再自動返回。

串口調(diào)試助手，這里我們直接使用 STC-ISP 軟件自帶的串口調(diào)試助手，先把串口調(diào)試助手的使用給大家說一下，如圖11-6所示。第一步要選擇串口助手菜單，第二步選擇十六進制顯示，第三步選擇十六進制發(fā)送，第四步選擇 COM 口，這個 COM 口要和自己電腦設備管理器里的那個 COM 口一致，波特率按我們程序設定好的選擇，我們程序中讓一個數(shù)據(jù)位持續(xù)時間是1/9600秒，那這個地方選擇波特率就是選9600，校驗位選 N，數(shù)據(jù)位8，停止位1。

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圖11-6 串口調(diào)試助手示意圖

串口調(diào)試助手的實質(zhì)就是利用電腦上的 UART 通信接口，發(fā)送數(shù)據(jù)給我們的單片機，也可以把我們的單片機發(fā)送的數(shù)據(jù)接收到這個調(diào)試助手界面上。

因為初次接觸通信方面的技術(shù)，所以我把后面的 IO 模擬串口通信程序進行一下解釋，大家可以邊看我的解釋邊看程序，把底層原理先徹底弄懂。

變量定義部分就不用說了，直接看 main 主函數(shù)。首先是對通信的波特率的設定，在這里我們配置的波特率是9600，那么串口調(diào)試助手也得是9600。配置波特率的時候，我們用的是定時器 T0 的模式2。模式2中，不再是 TH0 代表高8位，TL0 代表低8位了，而只有 TL0 在進行計數(shù)，當 TL0 溢出后，不僅僅會讓 TF0 變1，而且還會將 TH0 中的內(nèi)容重新自動裝到 TL0 中。這樣有一個好處，就是我們可以把想要的定時器初值提前存在 TH0 中，當 TL0 溢出后，TH0 自動把初值就重新送入 TL0 了，全自動的，不需要程序中再給 TL0 重新賦值了，配置方式很簡單，大家可以自己看下程序并且計算一下初值。

波特率設置好以后，打開中斷，然后等待接收串口調(diào)試助手下發(fā)的數(shù)據(jù)。接收數(shù)據(jù)的時候，首先要進行低電平檢測 while (PIN_RXD)，若沒有低電平則說明沒有數(shù)據(jù)，一旦檢測到低電平，就進入啟動接收函數(shù) StartRXD()。接收函數(shù)最開始啟動半個波特率周期，初學可能這里不是很明白。大家回頭看一下我們的圖11-2里邊的串口數(shù)據(jù)示意圖，如果在數(shù)據(jù)位電平變化的時候去讀取，因為時序上的誤差以及信號穩(wěn)定性的問題很容易讀錯數(shù)據(jù)，所以我們希望在信號最穩(wěn)定的時候去讀數(shù)據(jù)。除了信號變化的那個沿的位置外，其它位置都很穩(wěn)定，那么我們現(xiàn)在就約定在信號中間位置去讀取電平狀態(tài)，這樣能夠保證我們讀的一定是正確的。

一旦讀到了起始信號，我們就把當前狀態(tài)設定成接收狀態(tài)，并且打開定時器中斷，第一次是半個周期進入中斷后，對起始位進行二次判斷一下，確認一下起始位是低電平，而不是一個干擾信號。以后每經(jīng)過1/9600秒進入一次中斷，并且把這個引腳的狀態(tài)讀到 RxdBuf 里邊。等待接收完畢之后，我們再把這個 RxdBuf 加1，再通過 TXD 引腳發(fā)送出去，同樣需要先發(fā)一位起始位，然后發(fā)8個數(shù)據(jù)位，再發(fā)結(jié)束位，發(fā)送完畢后，程序運行到 while (PIN_RXD)，等待第二輪信號接收的開始。

#include <reg52.h>
sbit PIN_RXD = P3^0; //接收引腳定義
sbit PIN_TXD = P3^1; //發(fā)送引腳定義
bit RxdOrTxd = 0; //指示當前狀態(tài)為接收還是發(fā)送
bit RxdEnd = 0; //接收結(jié)束標志
bit TxdEnd = 0; //發(fā)送結(jié)束標志
unsigned char RxdBuf = 0; //接收緩沖器
unsigned char TxdBuf = 0; //發(fā)送緩沖器
void ConfigUART(unsigned int baud);
void StartTXD(unsigned char dat);
void StartRXD();

void main(){
    EA = 1; //開總中斷
    ConfigUART(9600);
    while (1){ //配置波特率為9600
        while (PIN_RXD); //等待接收引腳出現(xiàn)低電平，即起始位
        StartRXD(); //啟動接收
        while (!RxdEnd); //等待接收完成
        StartTXD(RxdBuf+1); //接收到的數(shù)據(jù)+1后，發(fā)送回去
        while (!TxdEnd); //等待發(fā)送完成
    }
}
/* 串口配置函數(shù)，baud-通信波特率 */
void ConfigUART(unsigned int baud){
    TMOD &= 0xF0; //清零 T0 的控制位
    TMOD |= 0x02; //配置 T0 為模式2
    TH0 = 256 - (11059200/12)/baud; //計算 T0 重載值
}
/* 啟動串行接收 */
void StartRXD(){
    TL0 = 256 - ((256-TH0)>>1); //接收啟動時的 T0 定時為半個波特率周期
    ET0 = 1; //使能 T0 中斷
    TR0 = 1; //啟動 T0
    RxdEnd = 0; //清零接收結(jié)束標志
    RxdOrTxd = 0; //設置當前狀態(tài)為接收
}
/* 啟動串行發(fā)送，dat-待發(fā)送字節(jié)數(shù)據(jù) */
void StartTXD(unsigned char dat){
    TxdBuf = dat; //待發(fā)送數(shù)據(jù)保存到發(fā)送緩沖器
    TL0 = TH0; //T0 計數(shù)初值為重載值
    ET0 = 1; //使能 T0 中斷
    TR0 = 1; //啟動 T0
    PIN_TXD = 0; //發(fā)送起始位
    TxdEnd = 0; //清零發(fā)送結(jié)束標志
    RxdOrTxd = 1; //設置當前狀態(tài)為發(fā)送
}
/* T0 中斷服務函數(shù)，處理串行發(fā)送和接收 */
void InterruptTimer0() interrupt 1{
    static unsigned char cnt = 0; //位接收或發(fā)送計數(shù)
    if (RxdOrTxd){ //串行發(fā)送處理
        cnt++;
        if (cnt <= 8){ //低位在先依次發(fā)送 8bit 數(shù)據(jù)位
            PIN_TXD = TxdBuf & 0x01;
            TxdBuf >>= 1;
        }else if (cnt == 9){ //發(fā)送停止位
            PIN_TXD = 1;
        }else{ //發(fā)送結(jié)束
            cnt = 0; //復位 bit 計數(shù)器
            TR0 = 0; //關(guān)閉 T0
            TxdEnd = 1; //置發(fā)送結(jié)束標志
        }
    }else{ //串行接收處理
        if (cnt == 0){ //處理起始位
            if (!PIN_RXD){ //起始位為0時，清零接收緩沖器，準備接收數(shù)據(jù)位
                RxdBuf = 0;
                cnt++;
            }
        }else{ //起始位不為0時，中止接收
            TR0 = 0; //關(guān)閉 T0
        }else if (cnt <= 8){ //處理8位數(shù)據(jù)位
            RxdBuf >>= 1; //低位在先，所以將之前接收的位向右移
            //接收腳為1時，緩沖器最高位置1，
            //而為0時不處理即仍保持移位后的0
            if (PIN_RXD){
                RxdBuf |= 0x80;
            }
            cnt++;
        }else{ //停止位處理
            cnt = 0; //復位 bit 計數(shù)器
            TR0 = 0; //關(guān)閉 T0
            if (PIN_RXD){ //停止位為1時，方能認為數(shù)據(jù)有效
                RxdEnd = 1; //置接收結(jié)束標志
            }
        }
    }
}