單片機(jī)串口通信的接收與發(fā)送程序

一、引言

單片機(jī)串口通信是一種常見的通信方式，廣泛應(yīng)用于各種嵌入式系統(tǒng)和工業(yè)控制領(lǐng)域。通過串口通信，單片機(jī)可以與其他設(shè)備或計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障診斷等功能。本文將詳細(xì)介紹單片機(jī)串口通信的接收與發(fā)送程序。

二、串口通信基礎(chǔ)

1. 串口通信協(xié)議：串口通信通常采用RS-232、RS-485、SPI等協(xié)議。其中，RS-232是最常用的串口通信協(xié)議之一，具有簡(jiǎn)單、易用、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)。
2. 串口通信參數(shù)：串口通信需要設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗(yàn)位等參數(shù)。波特率是指?jìng)鬏敂?shù)據(jù)的速率，數(shù)據(jù)位是指每個(gè)字節(jié)包含的位數(shù)，停止位是指每個(gè)字節(jié)之間的間隔，校驗(yàn)位是指用于錯(cuò)誤檢測(cè)的位數(shù)。

三、單片機(jī)串口接收程序

1. 硬件連接：將單片機(jī)的串口與另一臺(tái)設(shè)備或計(jì)算機(jī)的串口連接起來(lái)，確保連接可靠。
2. 初始化串口：在單片機(jī)程序中，需要對(duì)串口進(jìn)行初始化，包括設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗(yàn)位等參數(shù)。
3. 接收數(shù)據(jù)：在單片機(jī)程序中，需要編寫一個(gè)函數(shù)來(lái)接收串口數(shù)據(jù)。該函數(shù)需要不斷讀取串口緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，直到接收到完整的消息或超時(shí)。
4. 消息解析：接收到完整的消息后，需要對(duì)消息進(jìn)行解析，提取出有用的信息。

以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的單片機(jī)串口接收程序的示例代碼（以C語(yǔ)言為例）：

#include < stdio.h >
#include < string.h >
#include < unistd.h >
#include < fcntl.h >
#include < termios.h >

int main() {
    int fd; // 串口文件描述符
    struct termios options; // 串口選項(xiàng)
    char buffer[256]; // 接收緩沖區(qū)
    int n; // 接收到的字節(jié)數(shù)

    // 打開串口
    fd = open("/dev/ttyS0", O_RDWR | O_NOCTTY);
    if (fd < 0) {
        perror("open");
        return -1;
    }

    // 配置串口選項(xiàng)
    tcgetattr(fd, &options);
    cfsetispeed(&options, B9600); // 設(shè)置波特率為9600
    cfsetospeed(&options, B9600);
    options.c_cflag |= CLOCAL; // 禁用調(diào)制解調(diào)器控制信號(hào)線
    options.c_cflag &= ~CSIZE; // 設(shè)置數(shù)據(jù)位為8位
    options.c_cflag |= CS8;
    options.c_cflag &= ~PARENB; // 禁用奇偶校驗(yàn)位
    options.c_cflag &= ~CSTOPB; // 設(shè)置停止位為1位
    options.c_cflag &= ~CRTSCTS; // 禁用硬件流控制
    tcsetattr(fd, TCSANOW, &options); // 應(yīng)用選項(xiàng)設(shè)置

    // 循環(huán)接收數(shù)據(jù)
    while (1) {
        n = read(fd, buffer, sizeof(buffer)); // 讀取數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)
        if (n > 0) { // 如果接收到數(shù)據(jù)
            buffer[n] = '?'; // 在數(shù)據(jù)末尾添加空字符
            printf("Received: %sn", buffer); // 輸出接收到的數(shù)據(jù)
        } else { // 如果讀取失敗或超時(shí)
            perror("read"); // 輸出錯(cuò)誤信息
        }
        usleep(100000); // 延時(shí)一段時(shí)間，避免頻繁讀取數(shù)據(jù)
    }

    // 關(guān)閉串口并退出程序
    close(fd);
    return 0;
}

四、單片機(jī)串口發(fā)送程序

1. 硬件連接：將單片機(jī)的串口與另一臺(tái)設(shè)備或計(jì)算機(jī)的串口連接起來(lái)，確保連接可靠。
2. 初始化串口：在單片機(jī)程序中，需要對(duì)串口進(jìn)行初始化，包括設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗(yàn)位等參數(shù)。與接收程序類似，發(fā)送程序也需要進(jìn)行這些設(shè)置。
3. 發(fā)送數(shù)據(jù)：在單片機(jī)程序中，需要編寫一個(gè)函數(shù)來(lái)發(fā)送串口數(shù)據(jù)。該函數(shù)需要將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入到串口緩沖區(qū)，然后通過調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送完成后，需要清除緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，以便下一次發(fā)送。

在串口發(fā)送過程中，可能會(huì)因?yàn)楦鞣N原因?qū)е掳l(fā)送超時(shí)。因此，在單片機(jī)程序中，需要實(shí)現(xiàn)超時(shí)處理機(jī)制。當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)超過一定時(shí)間未完成時(shí)，可以認(rèn)為發(fā)送超時(shí)，此時(shí)需要采取相應(yīng)的措施，如重新發(fā)送數(shù)據(jù)或報(bào)告錯(cuò)誤。

以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的單片機(jī)串口發(fā)送程序的示例代碼（以C語(yǔ)言為例）：

#include < stdio.h >
#include < string.h >
#include < unistd.h >
#include < fcntl.h >
#include < termios.h >

int main() {
    int fd; // 串口文件描述符
    struct termios options; // 串口選項(xiàng)
    char message[] = "Hello, world!"; // 要發(fā)送的消息
    int n; // 發(fā)送的字節(jié)數(shù)

    // 打開串口
    fd = open("/dev/ttyS0", O_RDWR | O_NOCTTY);
    if (fd < 0) {
        perror("open");
        return -1;
    }

    // 配置串口選項(xiàng)
    tcgetattr(fd, &options);
    cfsetispeed(&options, B9600); // 設(shè)置波特率為9600
    cfsetospeed(&options, B9600);
    options.c_cflag |= CLOCAL; // 禁用調(diào)制解調(diào)器控制信號(hào)線
    options.c_cflag &= ~CSIZE; // 設(shè)置數(shù)據(jù)位為8位
    options.c_cflag |= CS8;
    options.c_cflag &= ~PARENB; // 禁用奇偶校驗(yàn)位
    options.c_cflag &= ~CSTOPB; // 設(shè)置停止位為1位
    options.c_cflag &= ~CRTSCTS; // 禁用硬件流控制
    tcsetattr(fd, TCSANOW, &options); // 應(yīng)用選項(xiàng)設(shè)置

    // 發(fā)送數(shù)據(jù)
    n = write(fd, message, strlen(message)); // 發(fā)送數(shù)據(jù)到串口
    if (n < 0) { // 如果發(fā)送失敗
        perror("write"); // 輸出錯(cuò)誤信息
        return -1;
    } else if (n != strlen(message)) { // 如果發(fā)送不完整，輸出提示信息并等待下一次嘗試
        printf("Warning: partial send completed.n");
        tcflush(fd, TCIOFLUSH); // 清空串口緩沖區(qū)，準(zhǔn)備下一次發(fā)送
        usleep(100000); // 延時(shí)一段時(shí)間，避免頻繁發(fā)送數(shù)據(jù)
        return -2; // 返回-2表示等待下一次嘗試發(fā)送數(shù)據(jù)
    } else { // 如果發(fā)送成功，輸出成功信息并退出程序
        printf("Message sent successfully.n");
        return 0;
    }
}