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编程问答

利用无线串口进行单片机通信（基于MK60）

發(fā)布時(shí)間：2023/12/16 编程问答 29 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了利用无线串口进行单片机通信（基于MK60）小編覺(jué)得挺不錯(cuò)的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個(gè)參考.

利用無(wú)線串口進(jìn)行單片機(jī)通信（基于MK60）

文章目錄

利用無(wú)線串口進(jìn)行單片機(jī)通信（基于MK60）
- 前言
- 一、串口通信的基本知識(shí)
- - 1.串口通信
  - 2.串口通信的方式
  - - 并行通信
    - 串行通信
  - 3.同步通信和異步通信
  - - 異步通信：
    - 同步通信：
  - 4.串行通信的傳輸方向
  - - 單工：單工是指數(shù)據(jù)傳輸僅能沿一個(gè)方向，不能實(shí)現(xiàn)反向傳輸。
    - 半雙工：半雙工是指數(shù)據(jù)傳輸可以沿兩個(gè)方向，但需要分時(shí)進(jìn)行。
    - 全雙工：全雙工是指數(shù)據(jù)可以同時(shí)進(jìn)行雙向傳輸。
  - 5.波特率
  - 6.異步通信數(shù)據(jù)格式
  - 7.異步通信的數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程
  - 8.異步通信的數(shù)據(jù)接收過(guò)程
  - 9.硬件配置
- 二、具體實(shí)現(xiàn)方法(基于UART通信協(xié)議)
- - 1.庫(kù)中常用的函數(shù)
  - - -串口發(fā)送一個(gè)字節(jié)
    - -發(fā)送指定長(zhǎng)度數(shù)組
    - -接收一個(gè)字節(jié)
  - 2.電腦到單片機(jī)之間的通信
  - 3.單片機(jī)到電腦
  - - 4.單片機(jī)之間的通信

前言

? 最近學(xué)習(xí)了使用宏佳電子 HJ-WUS1 XP2(1).0 無(wú)線串口模塊和MK60進(jìn)行單片機(jī)和電腦、單片機(jī)和單片機(jī)之間的通信，在這里記錄一下學(xué)習(xí)筆記。

一、串口通信的基本知識(shí)

1.串口通信

? 串口通信（Serial Communications）的概念非常簡(jiǎn)單，串口按位（bit）發(fā)送和接收字節(jié)。

2.串口通信的方式

? 在通信領(lǐng)域內(nèi)，有兩種數(shù)據(jù)通信方式：并行通信和串行通信。

并行通信

? 并行通信通常是將數(shù)據(jù)字節(jié)的各位用多條數(shù)據(jù)線同時(shí)進(jìn)行傳送。

? 其特點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單、傳輸速度快；但是由于傳輸線較多，長(zhǎng)時(shí)間傳送時(shí)成本高且接收方的各位同時(shí)接收存在困難。

串行通信

? 串行通信是將數(shù)據(jù)字節(jié)分成一位一位的形式在一條傳輸線上逐個(gè)地傳送。

[外鏈圖片轉(zhuǎn)存失敗,源站可能有防盜鏈機(jī)制,建議將圖片保存下來(lái)直接上傳(img-cK3u3vN6-1608828104274)(C:\Users\hp01\Desktop\Snipaste_2020-12-25_00-37-55.png)]

? 其特點(diǎn)為傳輸線少，長(zhǎng)距離傳送時(shí)成本低，且可以利用電話網(wǎng)等現(xiàn)成的設(shè)備，但是數(shù)據(jù)的傳送控制比并行通信復(fù)雜。

3.同步通信和異步通信

? 兩者都是串行通信的通信方式。

異步通信：

? 異步通信是指通信的發(fā)送與接收設(shè)備使用各自的時(shí)鐘控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收過(guò)程。為使雙方的收發(fā)協(xié)調(diào)，要求發(fā)送和接收設(shè)備的時(shí)鐘盡可能一致。異步通信是以字符（構(gòu)成的幀)為單位進(jìn)行傳輸，字符與字符之間的間隙(時(shí)間間隔）是任意的,但每個(gè)字符中的各位是以固定的時(shí)間傳送的,即字符之間不一定有“位間隔”的整數(shù)倍的關(guān)系，但同一字符內(nèi)的各位之間的距離均為“位間隔”的整數(shù)倍。

? 通信的數(shù)據(jù)以相同的幀格式傳送，每一幀由固定的起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位組成。在單片機(jī)中，使用異步收發(fā)器實(shí)現(xiàn)異步通信。

同步通信：

? 同步通信時(shí)要建立發(fā)送方時(shí)鐘對(duì)接收方時(shí)鐘的直接控制，使雙方達(dá)到完全同步。此時(shí)，傳輸數(shù)據(jù)的位之間的距離均為“位間隔”的整數(shù)倍，同時(shí)傳送的字符間不留間隙，即保持位同步關(guān)系，也保持字符同步關(guān)系。

? 同步通信的幀頭往往是1個(gè)或2個(gè)同步字符，表示標(biāo)題開(kāi)始，標(biāo)題中包含源地址、目標(biāo)地址和路由指示等信息，之后是數(shù)據(jù)開(kāi)始字符，表示傳送的數(shù)據(jù)塊開(kāi)始。數(shù)據(jù)塊是傳送的正文內(nèi)容，有多個(gè)字符組成。之后是組終字符或文終字符，最后為校驗(yàn)碼。

4.串行通信的傳輸方向

單工：單工是指數(shù)據(jù)傳輸僅能沿一個(gè)方向，不能實(shí)現(xiàn)反向傳輸。

半雙工：半雙工是指數(shù)據(jù)傳輸可以沿兩個(gè)方向，但需要分時(shí)進(jìn)行。

全雙工：全雙工是指數(shù)據(jù)可以同時(shí)進(jìn)行雙向傳輸。

5.波特率

? 波特率指調(diào)制速率，指的是有效數(shù)據(jù)訊號(hào)調(diào)制載波的速率，即單位時(shí)間內(nèi)載波調(diào)制狀態(tài)變化的次數(shù)。

? 波特率可以被理解為一個(gè)設(shè)備在一秒鐘內(nèi)發(fā)送（或接收）了多少碼元的數(shù)據(jù)，它是對(duì)符號(hào)傳輸速率的一種度量，表示單位時(shí)間內(nèi)傳輸符號(hào)的個(gè)數(shù)（傳符號(hào)率）。波特（Baud，單位符號(hào)：B）這一單位是以法國(guó)電訊工程師埃米爾·博多（1845-1903）的姓氏來(lái)命名的，他是數(shù)位通訊的先驅(qū)之一，是電傳與博多式電報(bào)機(jī)的發(fā)明人。

6.異步通信數(shù)據(jù)格式

起始位：起始位必須是持續(xù)一個(gè)比特時(shí)間的邏輯0電平，標(biāo)志傳輸一個(gè)字符的開(kāi)始，接收方可用起始位使自己的接收時(shí)鐘與發(fā)送方的數(shù)據(jù)同步。起始位起到的作用就是表示傳送的開(kāi)始。

數(shù)據(jù)位：數(shù)據(jù)位緊跟在起始位之后，是通信中的真正有效信息。數(shù)據(jù)位的位數(shù)可以由通信雙方共同約定，一般可以是5位、7位或8位，標(biāo)準(zhǔn)的ASCII碼是0_{127（7位），擴(kuò)展的ASCII碼是0}255（8位）。傳輸數(shù)據(jù)時(shí)先傳送字符的低位，后傳送字符的高位。

校驗(yàn)位：串口一般都會(huì)使用奇偶校驗(yàn)位，奇偶校驗(yàn)位僅占一位，用于進(jìn)行奇校驗(yàn)或偶校驗(yàn)如果是奇校驗(yàn)，需要保證傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總共有奇數(shù)個(gè)邏輯高位；如果是偶校驗(yàn)，需要保證傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總共有偶數(shù)個(gè)邏輯高位。其他校驗(yàn)方法還有0校驗(yàn)、1校驗(yàn)、和校驗(yàn)以及無(wú)校驗(yàn)等，這個(gè)需要通過(guò)通信協(xié)議確定。

停止位：停止位可以是是1位、1.5位或2位，可以由軟件設(shè)定。它一定是邏輯1電平，標(biāo)志著傳輸一個(gè)字符的結(jié)束。

7.異步通信的數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程

? 清楚了異步通信的數(shù)據(jù)格式之后，就可以按照指定的數(shù)據(jù)格式發(fā)送數(shù)據(jù)了，發(fā)送數(shù)據(jù)的具體步驟如下：

（1）初始化后或者沒(méi)有數(shù)據(jù)需要發(fā)送時(shí)，發(fā)送端輸出邏輯1，可以有任意數(shù)量的空閑位。

（2）當(dāng)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端首先輸出邏輯0，作為起始位。

（3）接著就可以開(kāi)始輸出數(shù)據(jù)位了，發(fā)送端首先輸出數(shù)據(jù)的最低位D0，然后是D1，最后是數(shù)據(jù)的最高位。

（4）如果設(shè)有奇偶檢驗(yàn)位，發(fā)送端輸出檢驗(yàn)位。

（5）最后，發(fā)送端輸出停止位（邏輯1）。

（6）如果沒(méi)有信息需要發(fā)送，發(fā)送端輸出邏輯1（空閑位），如果有信息需要發(fā)送，則轉(zhuǎn)入步驟（2）。

8.異步通信的數(shù)據(jù)接收過(guò)程

? 在異步通信中，接收端以接收時(shí)鐘和波特率因子決定每一位的時(shí)間長(zhǎng)度。下面以波特率因子等于16（接收時(shí)鐘每16個(gè)時(shí)鐘周期使接收移位寄存器移位一次）為例來(lái)說(shuō)明。

（1）開(kāi)始通信，信號(hào)線為空閑（邏輯1），當(dāng)檢測(cè)到由1到0的跳變時(shí)，開(kāi)始對(duì)接收時(shí)鐘計(jì)數(shù)。

（2）當(dāng)計(jì)到8個(gè)時(shí)鐘的時(shí)候，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，若仍然為低電平，則確認(rèn)這是起始位，而不是干擾信號(hào)。

（3）接收端檢測(cè)到起始位后，隔16個(gè)接收時(shí)鐘對(duì)輸入信號(hào)檢測(cè)一次，把對(duì)應(yīng)的值作為D0位數(shù)據(jù)。

（4）再隔16個(gè)接收時(shí)鐘，對(duì)輸入信號(hào)檢測(cè)一次，把對(duì)應(yīng)的值作為D1位數(shù)據(jù)，直到全部數(shù)據(jù)位都輸入。

（5）檢驗(yàn)奇偶檢驗(yàn)位。

（6）接收到規(guī)定的數(shù)據(jù)位個(gè)數(shù)和校驗(yàn)位之后，通信接口電路希望收到停止位（邏輯1），若此時(shí)未收到邏輯1，說(shuō)明出現(xiàn)了錯(cuò)誤，在狀態(tài)寄存器中置“幀錯(cuò)誤”標(biāo)志；若沒(méi)有錯(cuò)誤，對(duì)全部數(shù)據(jù)位進(jìn)行奇偶校驗(yàn)，無(wú)校驗(yàn)錯(cuò)時(shí)，把數(shù)據(jù)位從移位寄存器中取出送至數(shù)據(jù)輸入寄存器，若校驗(yàn)錯(cuò)，在狀態(tài)寄存器中置“奇偶錯(cuò)”標(biāo)志。

（7）本幀信息全部接收完，把線路上出現(xiàn)的高電平作為空閑位。

（8）當(dāng)信號(hào)再次變?yōu)榈蜁r(shí)，開(kāi)始進(jìn)入下一幀的檢測(cè)。

以上就是異步通信中數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的全過(guò)程了。

9.硬件配置

? 在初次使用無(wú)線串口時(shí)需要對(duì)串口模塊進(jìn)行配置，通常商家會(huì)提供配置的文檔，照著上面的方法進(jìn)行配置就行。

? 需要注意串口模塊的主機(jī)和無(wú)線從機(jī)都需要進(jìn)行配置，兩者的主從機(jī)地址、波特率、頻率必須相同。同時(shí)如果需要進(jìn)行單片機(jī)之間的通信，這兩個(gè)無(wú)線串口模塊的地址、波特率和無(wú)限頻率也都必須相同，兩個(gè)無(wú)線模塊只有在無(wú)線頻率和地址相同的情況下，才可以進(jìn)行通信。

二、具體實(shí)現(xiàn)方法(基于UART通信協(xié)議)

? 這里使用的是來(lái)自與山外的庫(kù)。

1.庫(kù)中常用的函數(shù)

-串口發(fā)送一個(gè)字節(jié)

/*!* @brief 串口發(fā)送一個(gè)字節(jié)* @param UARTn_e 模塊號(hào)（UART0~UART5）* @param ch 需要發(fā)送的字節(jié)* @since v5.0* @note printf需要用到此函數(shù)* @see fputc* Sample usage: uart_putchar (UART3, 'A'); //發(fā)送字節(jié)'A'*/ void uart_putchar (UARTn_e uratn, char ch) {//等待發(fā)送緩沖區(qū)空while(!(UART_S1_REG(UARTN[uratn]) & UART_S1_TDRE_MASK));//發(fā)送數(shù)據(jù)UART_D_REG(UARTN[uratn]) = (uint8)ch; }

-發(fā)送指定長(zhǎng)度數(shù)組

/*!* @brief 發(fā)送指定len個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度數(shù)組（包括 NULL 也會(huì)發(fā)送）* @param UARTn_e 模塊號(hào)（UART0~UART5）* @param buff 數(shù)組地址* @param len 發(fā)送數(shù)組的長(zhǎng)度* @since v5.0* Sample usage: uart_putbuff (UART3,"1234567", 3); //實(shí)際發(fā)送了3個(gè)字節(jié)'1','2','3'*/ void uart_putbuff (UARTn_e uratn, uint8 *buff, uint32 len) {while(len--){uart_putchar(uratn, *buff);buff++;} }

-接收一個(gè)字節(jié)

2.電腦到單片機(jī)之間的通信

void main() {char ch;//uart_init(UART3,115200); //初始化串口(由于 printf 函數(shù) 所用的端口就是 UART3，已經(jīng)初始化了，因此此處不需要再初始化)uart_putstr (UART3 , "\n\n\n接受數(shù)據(jù)，并進(jìn)行發(fā)送:"); //發(fā)送字符串while(1){if(uart_query (UART3) != 0) //查詢是否接收到數(shù)據(jù){uart_getchar (UART3,&ch); //等待接收一個(gè)數(shù)據(jù)，保存到 ch里uart_putchar(UART3, ch); //發(fā)送1個(gè)字節(jié)}if(uart_querychar (UART3, &ch) != 0) //查詢接收1個(gè)字符{uart_putchar(UART3, ch); //發(fā)送1個(gè)字節(jié)}//注：上面兩個(gè) if 的實(shí)現(xiàn)功能都是一樣的。//uart_getchar 和 uart_querychar 的區(qū)別在于，前者需要等待接收到數(shù)據(jù)，后者查詢是否接收到，接收到就接收，接收不到就退出} }

? 這段代碼可以實(shí)現(xiàn)電腦到單片機(jī)的簡(jiǎn)單通信，由上位機(jī)發(fā)出一個(gè)字節(jié)，單片機(jī)接收后原樣發(fā)回。可以用作試驗(yàn)串口是否正常。

3.單片機(jī)到電腦

void Data_Send(UARTn_e uartn,unsigned short int *pst,uint8 x) {unsigned char _cnt=0; unsigned char sum = 0;unsigned char data_to_send[23]; //發(fā)送緩存data_to_send[_cnt++]=0xAA;data_to_send[_cnt++]=0xAA;data_to_send[_cnt++]=x;data_to_send[_cnt++]=0;data_to_send[_cnt++]=(unsigned char)(pst[0]>>8); //高8位data_to_send[_cnt++]=(unsigned char)pst[0]; //低8位data_to_send[_cnt++]=(unsigned char)(pst[1]>>8);data_to_send[_cnt++]=(unsigned char)pst[1];data_to_send[_cnt++]=(unsigned char)(pst[2]>>8);data_to_send[_cnt++]=(unsigned char)pst[2];data_to_send[_cnt++]=(unsigned char)(pst[3]>>8);data_to_send[_cnt++]=(unsigned char)pst[3];data_to_send[_cnt++]=(unsigned char)(pst[4]>>8);data_to_send[_cnt++]=(unsigned char)pst[4];data_to_send[_cnt++]=(unsigned char)(pst[5]>>8);data_to_send[_cnt++]=(unsigned char)pst[5];data_to_send[_cnt++]=(unsigned char)(pst[6]>>8);data_to_send[_cnt++]=(unsigned char)pst[6];data_to_send[_cnt++]=(unsigned char)(pst[7]>>8);data_to_send[_cnt++]=(unsigned char)pst[7];data_to_send[_cnt++]=(unsigned char)(pst[8]>>8);data_to_send[_cnt++]=(unsigned char)pst[8];data_to_send[3] = _cnt-4;sum = 0;for(unsigned char i=0;i<_cnt;i++)sum += data_to_send[i];data_to_send[_cnt++] = sum;for(unsigned char i=0;i<_cnt;i++)uart_putchar (uartn,data_to_send[i] );}

? 這是一段符合匿名地面站V5的通訊協(xié)議的單片機(jī)發(fā)送代碼，每個(gè)上位機(jī)的通訊協(xié)議可能有所不同，所以在編寫單片機(jī)發(fā)送函數(shù)時(shí)必循根據(jù)自己所用的上位機(jī)的通訊協(xié)議進(jìn)行編寫，如圖就是匿名地面站的通信部分協(xié)議。可以看到它的格式為AAAA的幀頭，然后是功能字和數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度(不包括幀頭、功能字、長(zhǎng)度字節(jié)和最后的校驗(yàn)位),最后是需要發(fā)送的數(shù)據(jù)和和校驗(yàn)位（SUM等于從該數(shù)據(jù)幀第一字節(jié)開(kāi)始，也就是幀頭開(kāi)始，至該幀數(shù)據(jù)的最后一字節(jié)所有字節(jié)的和，只保留低八位，高位舍去）。同時(shí)由于每次發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)是8位一次進(jìn)行發(fā)送，而一個(gè)完整的數(shù)據(jù)一共是16位，所以需要將數(shù)據(jù)進(jìn)行拆分。

? [外鏈圖片轉(zhuǎn)存失敗,源站可能有防盜鏈機(jī)制,建議將圖片保存下來(lái)直接上傳(img-r0SnH9l4-1608828104278)(C:\Users\hp01\Desktop\Snipaste_2020-12-25_00-39-06.png)]

4.單片機(jī)之間的通信

? 這里我為了方便將單片機(jī)的接收函數(shù)按照上位機(jī)的通訊協(xié)議進(jìn)行編寫，這樣較為方便。

void GetData(u8 data) {static u8 _sta = 0;static u8 _datalen = 0; //協(xié)議的長(zhǎng)度static u8 _datacnt = 0; //已經(jīng)接收到的長(zhǎng)度if(_sta == 0){DataGet[0]=data;_datacnt=0;_datalen=0;if(data == 0xAA)_sta = 1;}else if(_sta == 1) //地址不做判斷{DataGet[1]=data;_sta = 2;}else if(_sta == 2) //ID也不判斷，用于分辨事什么數(shù)據(jù){DataGet[2]=data;_sta = 3;}else if(_sta == 3) //{if(data > 50)_sta = 0;else {_sta = 4;DataGet[3] = data;_datalen = data;}}else if(_sta == 4){DataGet[4+_datacnt++] = data;if(_datacnt >= _datalen)_sta = 5; }else if(_sta == 5){DataGet[4+_datacnt++] = data;_sta = 6; }else if(_sta == 6){DataGet[4+_datacnt++] = data;_sta = 0; Anl(); //數(shù)據(jù)解析函數(shù)，用于得到接收到的數(shù)據(jù)} }

? 由于這里我換用了匿名地面站V7，所以協(xié)議上有一些不同，總的來(lái)說(shuō)是添加了一個(gè)附加校驗(yàn)位和幀頭不同，這里的附加校驗(yàn)位是對(duì)于每次計(jì)算和校驗(yàn)位的累加和。這個(gè)函數(shù)需要在中斷當(dāng)中調(diào)用。

? 在這之后需要對(duì)所接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，這里先將接收到的數(shù)據(jù)存放于一個(gè)數(shù)組當(dāng)中，方便之后操作。在解析時(shí)注意判斷接收到的數(shù)據(jù)是否符合協(xié)議，如果不符合協(xié)議，則不進(jìn)行解析。解析函數(shù)的編寫注意對(duì)照你自己設(shè)定的協(xié)議或者上位機(jī)的協(xié)議。下面是簡(jiǎn)單的解析函數(shù)。

void Anl(void) {u8 sumc = 0;u8 ac = 0;u8 _datalen = DataGet[3];for(u8 i=0;i<DataGet[3]+4;i++){sumc += DataGet[i];ac += sumc;}if( sumc != DataGet[DataGet[3]+4] || ac!=DataGet[DataGet[3]+5]) //判斷數(shù)據(jù)是否合法return;if(DataGet[2] == 0xE1){uint16 _id = DataGet[4] + (uint16)(DataGet[5]<<8);switch(_id){case 1:_SendPar(_id,userdata1);break;default:_SendPar(_id,0);break;}} }

發(fā)送函數(shù)基本上和單片機(jī)到電腦的發(fā)送函數(shù)一致，這里就不再多說(shuō)。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的利用无线串口进行单片机通信（基于MK60）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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