2023年01月31日 | 原理分享 | 单片机常用通信协议汇总（上）

串口通信：

51单片机内部自带UART(通用异步收发器)，可实现单片机串口通信。

RS232也是常用的串行通讯接口，最高速率为20KB/s，也是专为点对点通讯设计，最大传送距离为15m，适合本地设备之间的通信。

硬件电路

单片机对PC、单片机设备之间的接线为TXD连RXD，RXD连TXD

通信形式

全双工：允许数据在两个方向上同时传输

半双工：数据可以在一个信号载体的两个方向上传输，但是不能同时传输

单工：数据传输是单向的，一方固定为接收端，一方固定为发送端

UART通信方式为异步通信（通信双方各自约定通信速率）

UART数据帧格式

起始位：发送一位逻辑电平0开始传输数据

空闲位：当为高电平时，无数据传输

数据位：先发低位再发高位，传输8位数据

校验位：奇偶校验，1的位数为偶数（偶校验），1的位数为奇数（奇校验）

停止位：发送逻辑电平1停止数据传输

各参数值计算方法

SCON计算：

通常情况下选择工作方式1（8位UART，波特率可变），并且单片机一般选择工作在12T模式。

其中SYSclk为11.0592MHz，SMOD=0

串口模式图及相关代码

void UartInit(void)   //波特率设置为9600

{

AUXR = 0x01;

SCON = 0x50; //配置串口工作方式1，REN使能接收

TMOD = 0x01;//16为定时器/计数器

TH1 = 0xFD;

TL1 = 0xFD;//9600波特率的初值

TR1 = 1;//启动定时器

EA = 1;//开启总中断

ES = 1;//开启串口中断

}

I2C通信：

II2C通信是同步通信方式，采用一个同步时钟线，所有的I2C设备的SCL连在一起，SDL连在一起，均要配置成开漏 输出模式，各添加一个上拉电阻4.7k。

两根通信线：SCL（Serial Clock）、SDA（Serial Data）

同步、半双工，带数据应答

开漏输出和上拉电阻的共同作用实现了“线与”的功能，为了解决多机通信互相干扰。

I2C时序结构

起始条件：SCL高电平期间，SDA从高电平切换为低电平

终止条件：SCL高电平期间，SDA从低电平切换为高电平

发送字节：SCL低电平时，主机将数据放到SDA上，数据高位在前、低位在后，从机在SCL高电平时读取数据位

接收字节：SCL低电平时，从机将数据放到SDA上，主机在SCL高电平时读取数据位（在接受前，需要释放SDA）

发送应答（写时序）：在接受完一个字节时，主机在下一个时钟发送一位数据，数据0表示应答，数据1表示非应答

接收应答（读时序）：在发送完一个字节后，主机在下一个时钟接收一位数据，判断从机是否应答，数据0表示应答，数据1表示非应答（主机在接受之前，需要释放SDA）

写时序：

读时序：

I2C代码

#include

sbit I2C_SCL = P2^1;

sbit I2C_SDA = P2^0;

void I2C_Start(void)

{

I2C_SDA=1;

I2C_SCL=1;

I2C_SDA=0;

I2C_SCL=0;

}

void I2C_Stop(void)

{

I2C_SDA=0;

I2C_SCL=1;

I2C_SDA=1;

}

void I2C_SendByte(unsigned char Byte)

{

unsigned char i;

for(i=0;i<8;i++)

{

I2C_SDA=Byte&(0x80>>i);

I2C_SCL=1;

I2C_SCL=0;

}

}

unsigned char I2C_ReceiveByte(void)

{

unsigned char Byte=0x00,i;

I2C_SDA=1;

for(i=0;i<8;i++)

{

I2C_SCL=1;

if(I2C_SDA){Byte|=(0x80>>i);}

I2C_SCL=0;

}

return Byte;

}

void I2C_SendAck(unsigned char AckBit)

{

I2C_SDA=AckBit;

I2C_SCL=1;

I2C_SCL=0;

}

unsigned char  I2C_ReceiveAck()

{

unsigned char AckBit;

I2C_SDA=1;

I2C_SCL=1;

AckBit = I2C_SDA;

I2C_SCL=0;

return AckBit;

}

AT24C02时序代码

#define AT24C02_ADDRESS  0xA0

void AT24C02_WriteByte(unsigned char WordAddress,Data)

{

I2C_Start();

I2C_SendByte(AT24C02_ADDRESS);

I2C_ReceiveAck();

I2C_SendByte(WordAddress);

I2C_ReceiveAck();

I2C_SendByte(Data);

I2C_ReceiveAck();

I2C_Stop();

}

unsigned char AT24C02_ReadByte(unsigned char WordAddress)

{

unsigned char Data;

I2C_Start();

I2C_SendByte(AT24C02_ADDRESS);

I2C_ReceiveAck();

I2C_SendByte(WordAddress);

I2C_ReceiveAck();

I2C_Start();

I2C_SendByte(AT24C02_ADDRESS);

I2C_ReceiveAck();

Data = I2C_ReceiveByte();

I2C_ReceiveAck(1);

I2C_Stop();

return Data;

}

问题解答

Q：为什么AT24C02的地址是0xA0？

A：从时序图分析：若对AT24C02执行写操作，则读写位位0，所以8位地址为 1010 0000，为0xA0；反之读写位为1，则地址为0xA1

单总线（1-Wire）

1-Wire由Dallas公司推出

采用单根信号线，既传输时钟又传输数据，而且数据传输是双向的

单总线的数据传输速率一般为16.3kbit/s，最大可达142kbit/s，通常情况下采用100kbps/s以下的速率传输数据

一般需要加上拉电阻，通常选用5k~10k

传输数据的次序是低位到高位，与I2C不同

单总线时序图

初始化：

主机拉低总线480-960us产生复位脉冲，然后释放总线，进入接受模式。

单片机器件检测到上升沿，延时15-60us，拉低总线60-240us产生应答脉冲

写操作：

主机产生一个写0的时序，拉低数据线并保持60us

主机产生一个写1的时序，必须拉低数据线，在开始后的15us内拉高数据线

读操作：

主机拉低总线1us，随后释放总线，若发送1，则保持高电平；若发送0，则拉低总线并在周期结束后释放总线

所有读操作都是在主机拉低总线并保持1us后，再释放总线开始

时序代码

sbit onewire_dq = P3^7;

unsigned char onewire_init(void)

{

unsigned char i;

unsigned char ackbit;

onewire_dq=1;

onewire_dq=0;

i = 247;while (--i);  //delay 500us

onewire_dq=1;

i = 32;while (--i);   //delay 70us

ackbit = onewire_dq;

i = 247;while (--i);  //delay 500us

return ackbit;

}

unsigned char onewire_sendbit(unsigned char Bit)

{

unsigned char i;

onewire_dq=0;

i = 4;while (--i); //delay 14us

onewire_dq  =Bit;

i = 22;while (--i); //delay 50us

onewire_dq=1;

}

unsigned char onewire_receivebit(void)

{

unsigned char i;

unsigned char Bit;

onewire_dq=0;

i = 2;while (--i); //delay 9us

onewire_dq=1;

i = 2;while (--i); //delay 9us

Bit = onewire_dq;

i = 22;while (--i); //delay 50us

return Bit;

}

void onewire_sendbyte(unsigned char byte)

{

unsigned char i;

for(i=0;i<8;i++)

{

onewire_sendbit(byte&(0x01<

}

}

unsigned char onewire_receivebyte(void)

{

unsigned char i;

unsigned char byte=0x00;

for(i=0;i<8;i++)

{

if(onewire_receivebit())

{

byte|=(0x01<

}

}

return byte;

}

功能命令

以DS18B20为例（常用）

跳过ROM——0xcc

启动转换——0x44

读取暂存器——0xbe