在现实生活中，我们要经常与人交往，互通有无。 单片机也同样需要与各种设备进行交互。 例如，汽车显示器需要知道汽车的转速和电动机的运行参数，显示器需要从汽车的基础控制器获取数据。 这个数据的获取进程是通信进程。 类似地，控制器通常是单片机或PLC与变频器的通信。 通信双方必须遵守一组既定的规则。 这也称为协议。 这就像我们之间的对话，双方必须遵守一组语言语法规则。
通信协议分为硬件层协议和软件层协议。 硬件层协议主要规范了物理连接、传输电平信号及传输秩序等硬件性质的内容。 典型的硬件协议包括串行端口、IIC、SPI、RS485、CAN和USB。 软件层协议的重点是上层APP应用程序的规范，如modbus协议。
这里是51单片机的串行通信协议，以下简称串行。 串行端口的六个特征如下。
)1)、物理连接线至少为3条，分别是Tx数据发送线、Rx数据接收线、GND共用地线。
)2)、0和1的约定。 RS232电平约定-5v到-25v之间的电压信号为1，(5v到) 25v之间的电压信号为0。 TL电平，约5V的电压信号为1，0 v的电压信号为0。 CMOS电平，约3.3V的电压信号为1，0v的电压信号为0。 其中，CMOS电平一般用于ARM芯片。
(3)、发送秩序。 低位首发。
) 4、波特率。 收发双方共同约定的一个数据位(0或1 )在数据传输线上维持的时间。 也可以理解为每秒能够传输的位数。 常用的波特率为300bit/s、600bit/s、2400bit/s、4800bit/s、9600bit/s。
) 5、通信启动信号。 发送方在没有发送数据时，应该将Tx设置为1。 需要发送时，首先将Tx设置为0，保持1位的时间。 接受方不断检测Rx，发现Rx始终升高后，如果突然下降(0)，则视为发送方要发送数据，迅速开始自己的定时器，调整收发双方定时器的同步时间
(6)、停止信号。 发送方发送完最后一个有效位后，必须再将Tx保持1位的时间为停止位。
好了，理论暂时到此为止。 现在我们做一个从51单片机向电脑串行调试助手发送字节的实验。 该实验的目的是掌握串行通信协议的收发过程。
虚拟串口
实验一、虚拟串口实验
典型的单片机具有专用的串行端子，51中分别具有P3.0和P3.1，因为这些端子具有串行端口的硬件电路，所以不需要为了使用它们而设定信号发送停止。 为了了解协议，我们使用其他引脚模拟串行端口，因此也称为虚拟串行端口。 这里选择了P1.0，我们51单片机向电脑发送数据需要通过串口传输到USB设备。 也就是说，从TTL电平转换为RS232电平。 但是，仅限于我们的开发板，只有P3.0和P3.1连接到串行USB设备上，因此能够将P1.0较短地连接到P3.1上。 下图是该串行USB的原理图。
好的，直接坐代码吧。
将#include'reg51.h'/*p1.0虚拟化为串行端口发送引脚TX，以9600bit/s的比特率向外部发送数据的波特率为9600bit/s，所以me发送1 bit的时间为t=1000000 P1^0 output TTL signal，need to transferred to rs232 signal，canbeconnectedtop3^1# defineu 16 unsigned int//宏定义#defineU8unnal voiddelay(u16x ) {while ) x--}； }void Timer0_Init () {TMOD |=0x01； TH0=65440/256； TH0=65440%6 TR0=0； }void Isr_Init () {EA=1； ET0=1； }voidsend_byte(U8dat ) {sbuf=dat； //通过导入全局变量sbuf，可以保存形参dattx=0//a开始位TR0=1； wile(ti==0)； //等待发送完成的ti=0； //清除发送完成标志} void tf0 _ ISR (每interrupt1//104 us中断一次) {static u8 i； //记录进入中断的次数TH0=65440/256； TL0=65440%6； I； if(I=1I=8) if ) ) sbuf(1) i-1 ) ) )0)sbuf )1) i-1 ) ) )取出i-1位) ) {TX=0； }else{TX=1； }if(I==9) /停止位) {TX=1； (if ) I==10 ) {TR0=0； i=0； ti=1； //发送完成}}void main () ) {TX=1； 使//tx空闲的Timer0_Init (； Isr_Init (； while(1) send_byte ) 65； //0x 41延迟(60000； }在实验中，引入了计时器0以控制发送线上各个比特的保持时间。 首先输入main函数，如果TX被设置为1，则发送线路将被设置为
空闲，这时候发送方和接受方都处于空闲。接下来初始化定时器0，TR0置0表示还不要启动定时器0。接着中断系统初始化，此时中断系统已经开启。进入while循环，先进Send_Byte()函数，将65传给形参dat，dat再将65赋值给sbuf，到这里准备工作就做好了。接着TX置0，这个是起始位，要保持这个起始位104us。于是就启动定时器TR0置1，计时器开始计数。当第一次溢出的时候，也就是过了104us，进入中断，同时接收方也侦测到了这个突然被拉低的信号，于是迅速启动自己的定时器。进入中断子函数后，先是重装定时器初值，然后i加1，也就是当i＝1时，就应该发送数据的最低位了，总共有8位数据，所以使用条件语句if(i>=1 && i<=8)来判断是否发送完数据位。然后再通过if(i==9) 来发送停止位，最后当i=10时，也就是发送完了，这时候要关闭定时器（那么程序也就），同时i置0，ti置1（才能跳出while(ti==0)循环），最后将ti置0，保证下次要发送字节时让程序停留在while(ti==0)。
片上串口
以上说的是虚拟串口，上文中谈到与串口相关的引脚P3.0与P3.1，事实上51单片机自带片上串口，那这个串口又该怎么使用呢？
片上串口支持同步模式与异步模式。简单来说同步模式就是指有时钟线，而异步模式无时钟线。这里的时钟线是指在同步通信时，用一根线专门传输时钟信号，这个信号用来与要发送的每一位保持同步，这样就避免了例如异步通信中因为采用定时器而引入的时间误差。
片上串口还支持8位模式和9位模式。如下图所示
其中D0-D7是一个字节的8个位。9位模式只是多了一个位TB8，这个TB8的作用是奇偶校验或多机通信。奇偶校验原理这不加分析。多机通信时比如主机只发送数据给网络中的一台地址为0x02的设备，这时候先让TB8为1，前面的D0-D7则为地址即0x02，之后再让TB8为0，前面的D0-D7则为数据了。
上面设置了片上串口的模式，另外还要设置串口的波特率。
片上串口的波特率等于定时器1工作在方式2时溢出率的32分频。如果要定时器1工作在方式2，那么TMOD＝0x20。另外要保证为32分频，我们还必须设置计数器初值。设晶振为11.0592Mhz，则定时器的计数脉冲为F＝f/12，则定时器每计一个脉冲的时间为T＝12/f。又令计数器的起点为x，则溢出一次要计的脉冲数为（256－x）。所以在计数起点为x时，溢出一次的时间为t＝12/f*（256－x）。则对应的溢出率为1/t＝f/（12*（256－x））。对应的波特率就为b＝f/（384*（256－x））。
x＝256－f/(384*b)
其中f为晶振频率，b为希望的波特率，x为定时器的计数起点TH1的值。
例如当晶振为11.0592M，希望波特率为9600bit/s，则TH1＝253。题外话，我们同样可以演算出在其他常用波特率情况下，TH1始终为一个整数。这里也就解释了为什么51里面选用了11.0592M的晶振而不是12M，这样就保证了串口的时序更加准确，虽然牺牲了定时器的准确度。
实验二，片外串口发送一个字节。
好了现在开始我们的实验之旅。直接看代码吧。
#include "reg51.h"#define u16 unsigned int#define u8 unsigned charvoid delay(u16 x){while(x--);}void Uart_Init() //串口初始化{SCON=0x50; //8位异步模式TMOD|=0x20;//定时器1工作方式2TH1=253;//9600bit/sTR1=1;}void Send_Byte(u8 dat){SBUF=dat; //启动发送，只需要把发送内容给SBUF这个寄存器while(TI==0); //等待发送完成，因为TI为1时表示在发送停止位TI=0;}void main(){Uart_Init();while(1){ Send_Byte('m'); delay(60000);}}
实验二较之实验一，代码减少了很多，而且不用考虑繁琐的位发送时序。只需要明白各个寄存器SCON，TMOD，TCON，SBUF的用法。TI是SCON中的第一位，为发送中断请求标志位。在本方式中，在停止位开始发送时由内部硬件置位，响应中断后TI必须又软件清零。
实验三、片上串口发送一个字符串
上面介绍了如何发送一个字节，那如何发送一个字符串甚至文本呢？这里我们首先介绍下字符串的概念。
字符串：从存储器的某个地址开始，连续存放多个字符的ASCII码，并且在最后一个字符的后面存放一个0，这段连续的内存空间就叫字符串，最后的0叫字符串的结束符。注意这里的0和加单引号的0不是一个概念，加单引号的0是指0的ASCII码。
数组与字符串的关系：字符串是数组的一种特殊情况，数组在特定条件下可当做字符串用。C语言用双引号描述一个字符串，如“abcd”。
下面我们通过一个实验来展示如何发送字符串。我们实验的目标是打印字符串“Hello World ! 第一!”到打印机。直接上代码。
#include "reg51.h"#define u16 unsigned int#define u8 unsigned charvoid delay(u16 x){while(x--);}void Uart_Init() //串口初始化{SCON=0x50; //8位异步模式TMOD|=0x20;//定时器1工作方式2TH1=253;//9600bit/sTR1=1;}void Send_Byte(u8 dat) //串口发送一个字节{SBUF=dat; //启动发送，只需要把发送内容给SBUF这个寄存器while(TI==0); //等待发送完成，因为TI为1时表示在发送停止位TI=0;} void Send_String(u8 *str) //发送一个字符串*str为字符串第一个字符的地址 { abc: //标号 if(*str != 0){Send_Byte(*str);str++;goto abc;} }void main(){Uart_Init();while(1){ Send_String("Hello World! 第一！"); Send_Byte(10); delay(60000); delay(60000);}}
实验效果