如何建立PC机与单片机的USART通信

介绍

USART是最原始的设备间通信协议之一。现代计算机中没有使用USART。但仍有一些主板附带USART通信所需的模块。在PC机中，该端口称为COM端口，遵循RS232协议。除了电压电平和一些参数外，它与USART没有区别附加信号。通常使用MAX232 IC转换电压电平。MAX232是一个简单的电压转换器缓冲区，用于将RS232的+12/-12V转换为USART的5/0V。其他规格与USART和RS232类似。了解有关USART读取的更多信息本文来自维基百科。

ATmega8中的USART模块

USART指通用同步异步发射机和接收机。USART通信提供了全双工通信，即同时传输和接收。同步意味着单个时钟源将由终端设备共享，以方便通信。异步意味着，不存在与终端设备同步的时钟源。但要接收串行传入数据，始终需要采样。除此之外，还应知道符号速率（即波特率）。这就是为什么每个USART或UART模块都有一个内部波特率发生器模块。在早期的微控制器中，没有单独的波特率生成单元。他们使用一个内部定时器计数器来产生波特率。
帧（即每次传输中的位数）可以由5、6、7、8或9个数据位组成。开始位开始数据传输。还包括一个/两个停止位。可能包括偶数/奇数奇偶校验位，也可能没有任何奇偶校验位。USART数据寄存器（AVR微控制器称为UDR）是一个双缓冲寄存器。它由发射机缓冲器和接收机缓冲器组成。它们都共享相同的I/O地址。但当数据写入UDR时，数据保存到变送器缓冲区，并从TXD引脚串行移出。当读取UDR时，将读取接收器缓冲区中的内容，该缓冲区存储来自RXD引脚的串行输入位。

在ATmega8中启用USART的最低设置

ATmega8中的USART模块有5个与之相关联的寄存器（4个8位，1-16位）。它们是

• 1.UCSRA:USART控制和状态寄存器A。在该寄存器中，三位表示传输和接收的状态。只有两位足以进行基本编程。这些是：

a） TXC-传输完成
b） RXC-接收完成
在将数据读取或写入UDR（USART数据寄存器）之前，检查这些位

• 2.UCSRB：控制和状态寄存器B。该寄存器对于启用USART发射机和接收机非常重要。相关位为

a） TXEN：发射机启用位。这将启用USART发射机。
b） RXEN：接收器启用位。这将启用USART接收器。

• 3.UCSRC：这是USART最重要的控制寄存器。让我们看看。

UCSRC寄存器与UBRRH寄存器共享相同的I/O位置。对该I/O位置进行写访问时，写入值的高位USART寄存器选择（URSEL）位控制将写入的两个寄存器中的哪一个。如果在写入操作期间URSEL为零，则将更新UBRRH值。如果URSEL为1，则将更新UCSRC设置。

位7–URSEL：寄存器选择

此位在访问UCSRC或UBRRH寄存器之间进行选择。在读取UCSRC时，它作为一读取。在写入UCSRC时，URSEL必须为一。

位6–UMSEL：USART模式选择

该位在异步和同步操作模式之间进行选择。

位5:4–UPM1:0：奇偶校验模式

这些位启用并设置奇偶校验生成和检查的类型。如果启用，发射机将自动生成并发送每个帧内传输数据位的奇偶校验。接收器将为传入数据生成奇偶校验值，并将其与UPM0设置进行比较。如果检测到不匹配，将设置UCSRA中的PE标志。

位3–USBS：停止位选择

该位选择变送器插入的停止位的数量。接收器忽略此设置。

位2:1–UCSZ1:0：字符大小

UCSRB中的UCSZ1:0位与UCSZ2位相结合，设置接收机和发射机使用的帧中的数据位数（字符大小）。

• 4.UBRR：如前所述，向UBRR写入信息很棘手。无论我们是否将数据写入UBRRH和UCSRC，都使用相同的I/O位置。唯一使destiny不同的是要写入的数据的MSB。如果数据字节的MSB为1，则destiny为UCSRC，否则它将被写入UBRRH。以及的地址UBRRL与UBRRH不相邻。因此，尽管UBRRL和UBRRH的组合为16位，但我们无法将16位数据（如整数变量）直接写入UBRR寄存器。我们需要将较高的字节写入UBRRH，并在写入之前从中剥离MSB。我们必须单独写入较低的字节。
• UDR：UDR是数据传输或接收过程中的数据存储。它是一个双缓冲寄存器。因此，它可以支持全双工传输。以下是我在Atmel的ATmega8数据表中发现的内容：

USART传输数据缓冲寄存器和USART接收数据缓冲寄存器共享称为USART数据寄存器或UDR的相同I/O地址。传输数据缓冲寄存器（TXB）将是写入UDR寄存器位置的数据的目的地。读取UDR寄存器位置将返回接收数据缓冲寄存器（RXB）的内容。对于5位、6位或7位字符，发射机将忽略上面未使用的位，接收机将其设置为零。

只有在UCSRA寄存器中设置UDRE标志时，才能写入传输缓冲区。未设置UDRE标志时写入UDR的数据将被USART变送器忽略。当数据写入传输缓冲区时（变送器启用）然后，当移位寄存器为空时，变送器将数据加载到传输移位寄存器中。然后，数据将串行传输到TxD引脚。

接收缓冲区由两级FIFO组成。每当访问接收缓冲区时，FIFO将改变其状态。由于接收缓冲区的这种行为，请勿在此位置使用读-修改-写指令（SBI和CBI）。使用位测试指令（SBIC和SBI）时要小心，因为这些也会改变FIFO的状态。

此实验的目标设置为：

• A.传输和接收都将启用。
• b、 将有8个数据位
• c、 将有2个停止位
• D没有奇偶校验位
• e、 传输将是异步的
• F传输的波特率为1200波特
• g、 波特率的UBRR值根据数据表中给出的公式计算。公式为

查看PDF PC-Atmega8通信

图：电路图

文本框：微控制器的代码

#定义F_CPU 1000000
#包括
#包括

#定义波特率1200
#定义MYUBRR（F_CPU/（16*波特-1））

无效USART_Init（未签名的整数ubrr）
{
UBRRH=（无符号字符）（ubrr>>8）；
UBRRL=（无符号字符）ubrr；
UCSRB=（1<UCSRC=（1<}

无效USART_PUTCH（字符）
{while（！（UCSRA&（1<UDR=ch；
}

char USART_GETCH（无效）
{while（！（UCSRA&（1<=16）
{
printf（“”）；
LCDcmd（0xc0）；
i=0；
}
}

返回0；
}

文本框：头文件“LCD83.h”中的代码

#ifndef项目
#定义项目
#如果没有_
#包括
#恩迪夫
#如果没有使用延迟_
#包括
#恩迪夫
#如果没有_
#包括
#恩迪夫
#ifndef DPDDR
#定义DPDDR DDRC
#恩迪夫
#ifndef CPDDR
#定义CPDDR-DDRD
#恩迪夫
#ifndef CPORT
#定义CPORT-PORTD
#恩迪夫
#ifndef DPORT
#定义DPORT-PORTC
#恩迪夫
#ifndef RS
#定义RS PD2
#恩迪夫
#ifndef EN
#定义EN PD3
#恩迪夫
#定义DEL1 10
#定义DEL2 45
int LCD（字符通道，文件*fp）；
int LCD（字符通道，文件*fp）
{DPORT=（ch>>4）&0x0f；
CPORT=（1<_延迟（DEL1）；
CPORT=（1<_延迟（DEL1）；
DPORT=（ch&0x0f）；
CPORT=（1<_延迟（DEL1）；
CPORT=（1<4）&0x0f；
CPORT=（0<_延迟（DEL1）；
CPORT=（0<_延迟（DEL1）；
DPORT=（ch&0x0f）；
CPORT=（0<_延迟（DEL1）；
CPORT=（0<_延迟（DEL2）；

_延迟（DEL2）；
如果（ch==0x01 | | ch==0x02）
_延迟时间（5）；
}

void initLCD（）
{DDRC=0x0f；
DDRD=（1<LCDcmd（0x28）；
LCDcmd（0x0f）；
LCDcmd（0x01）；
LCDcmd（0x02）；
标准输出=fdevopen（LCD，空）；
}

#endif/\u项目

测试

1.超级终端

打开“开始菜单>附件>通信>超级终端”

它将向您展示一些表单，并逐一填写。首先，为连接命名：

然后选择电路连接到的端口。

设置连接的配置

通常，终端窗口仅显示从COM端口接收的字符，并传输键盘上键入的任何内容。但是，由于TXD和RXD引脚在MAX232的TTL侧短路，因此存在从COM端口传输的任何内容的回波。您可以在下面的窗口截图中看到这一点。

最后，电路也接收数据，并显示在LCD显示屏上。微控制器的编程方式是，每当接收到的字符填满下一行时，它就会清除整行。

2.COM端口仿真器

网上有许多免费的串行数据仿真器工具。其中之一是COM端口仿真器. 它简单易用。只需配置如下图所示的设置，输入文本并开始模拟。

参考链接

维基百科关于USART的文章
维基百科关于RS232的文章
MAX232数据表
ATmega8数据表