UART串口通信浅谈之(三)--字符与数据的转换

学串口通信的应用主要是实现单片机和电脑之间的信息互发，可以用电脑控制单片机的一些信息，可以把单片机的一些信息状况发给电脑上的软件。下面就做一个简单的例程，实现单片机串口调试助手发送的数据，在开发板上的数码管上显示出来。

#include <reg52.h>
sbit ADDR3 = P1^3; //LED选择地址线3
sbit ENLED = P1^4; //LED总使能引脚
unsigned char code LedChar[] = { //数码管显示字符转换表
0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8,
0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E
};
unsigned char LedBuff[6] = { //数码管
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF
};
unsigned char T0RH = 0; //T0重载值的高字节
unsigned char T0RL = 0; //T0重载值的低字节
unsigned char RxdByte = 0; //串口接收到的字节
void ConfigTimer0(unsigned int ms);
void ConfigUART(unsigned int baud);
void main ()
{
P0 = 0xFF; //P0口初始化
ADDR3 = 1; //选择数码管
ENLED = 0; //LED总使能
EA = 1; //开总中断
ConfigTimer0(1); //配置T0定时1ms
ConfigUART(9600); //配置波特率为9600
while(1)
{ //将接收字节在数码管上以十六进制形式显示出来
LedBuff[0] = LedChar[RxdByte & 0x0F];
LedBuff[1] = LedChar[RxdByte >> 4];
}
}
void ConfigTimer0(unsigned int ms) //T0配置函数
{
unsigned long tmp;
tmp = 11059200 / 12; //定时器计数频率
tmp = (tmp * ms) / 1000; //计算所需的计数值
tmp = 65536 - tmp; //计算定时器重载值
tmp = tmp + 31; //修正中断响应延时造成的误差
T0RH = (unsigned char)(tmp >> 8); //定时器重载值拆分为高低字节
T0RL = (unsigned char)tmp;
TMOD &= 0xF0; //清零T0的控制位
TMOD |= 0x01; //配置T0为模式1
TH0 = T0RH; //加载T0重载值
TL0 = T0RL;
ET0 = 1; //使能T0中断
TR0 = 1; //启动T0
}
void ConfigUART(unsigned int baud) //串口配置函数，baud为波特率
{
SCON = 0x50; //配置串口为模式1
TMOD &= 0x0F; //清零T1的控制位
TMOD |= 0x20; //配置T1为模式2
TH1 = 256 - (11059200/12/32) / baud; //计算T1重载值
TL1 = TH1; //初值等于重载值
ET1 = 0; //禁止T1中断
ES = 1; //使能串口中断
TR1 = 1; //启动T1
}
void LedScan() //LED显示扫描函数
{
static unsigned char index = 0;
P0 = 0xFF; //关闭所有段选位，显示消隐
P1 = (P1 & 0xF8) | index; //位选索引值赋值到P1口低3位
P0 = LedBuff[index]; //相应显示缓冲区的值赋值到P0口
if (index < 5) //位选索引0-5循环，因有6个数码管
index++;
else
index = 0;
}
void InterruptTimer0() interrupt 1 //T0中断服务函数
{
TH0 = T0RH; //定时器重新加载重载值
TL0 = T0RL;
LedScan(); //LED扫描显示
}
void InterruptUART() interrupt 4
{
if (RI) //接收到字节
{
RI = 0; //手动清零接收中断标志位
RxdByte = SBUF; //接收到的数据保存到接收字节变量中
SBUF = RxdByte; //接收到的数据又直接发回，这叫回显-"echo"，以提示用户输入的信息是否已正确接收
}
if (TI) //字节发送完毕
{
TI = 0; //手动清零发送中断标志位
}
}

大家在做这个实验的时候，有个小问题要注意一下。因为STC89C52RC下载程序是使用了UART串口下载，下载完程序后，程序运行起来了，可是下载软件最后还会通过串口发送一些额外的数据，所以程序刚下载进去不是显示00，而可能是其他数据。重启打开一次就好了。

常用的字符就包含了0~9的数字、A~Z/a~z的字母、还有各种标点符号等。那么在单片机系统里面我们怎么来表示它们呢？

ASCII码（American Standard Code for Information Interchange，即美国信息互换标准代码）可以完成这个使命：在单片机中一个字节的数据可以有0～255共256个值，我们取其中的0～127共128个值赋予了它另外一层涵义，即让它们分别来代表一个常用字符，其具体的对应关系如下表。

表1-1 ASCII表

ASCII值	控制字符	ASCII值	字符	ASCII值	字符	ASCII值	字符
000	NUL	032	(space)	064	@	096	’
001	SOH	033	!	065	A	097	a
002	STX	034	"	066	B	098	b
003	ETX	035	#	067	C	099	c
004	EOT	036	$	068	D	100	d
005	END	037	%	069	E	101	e
006	ACK	038	&	070	F	102	f
007	BEL	039	'	071	G	103	g
008	BS	040	(	072	H	104	h
009	HT	041	)	073	I	105	i
010	LF	042	*	074	J	106	j
011	VT	043	+	075	K	107	k
012	FF	044	，	076	L	108	l
013	CR	045	-	077	M	109	m
014	SO	046	．	078	N	110	n
015	SI	047	/	079	O	111	o
016	DLE	048	0	080	P	112	p
017	DC1	049	1	081	Q	113	q
018	DC2	050	2	082	R	114	r
019	DC3	051	3	083	S	115	s
020	DC4	052	4	084	T	116	t
021	NAK	053	5	085	U	117	u
022	SYN	054	6	086	V	118	v
023	ETB	055	7	087	W	119	w
024	CAN	056	8	088	X	120	x
025	EM	057	9	089	Y	121	y
026	SUB	058	:	090	Z	122	z
027	ESC	059	;	091	[	123	{
028	FS	060	<	092	\	124	\|
029	GS	061	=	093		125	}
030	RS	062	>	094	^	126	~
031	US	063	?	095	_	127	DEL

这样就在常用字符和字节数据之间建立了一一对应的关系，那么现在一个字节就既可以代表一个整数又可以代表一个字符了，但它本质上只是一个字节的数据，可以赋予了它不同的涵义，什么时候赋予它那种涵义就看编程者的意图了。ASCII码在单片机系统中应用非常广泛，下面来对它做一个直观的认识，一定要深刻理解其本质。

对照上述表格，就可以实现字符和数字之间的转换了，比如还是这个程序，我们发送的时候改成字符格式发送，接收还是用十六进制接收，这样接收和数码管好做一下对比。

用字符格式发送一个小写的a，返回一个十六进制的0x61，数码管上显示的也是61，ASCII码表里字符a对应十进制是97，等于十六进制的0x61；再用字符格式发送一个数字1，返回一个十六进制的0x31，数码管上显示的也是31，ASCII表里字符1对应的十进制是49，等于十六进制的0x31。这下大家就该清楚了：所谓的十六进制发送和十六进制接收，都是按字节数据的真实值进行的；而字符格式发送和字符格式接收，是按ASCII码表中字符形式进行的，但它实际上最终传输的还是一个字节数据。这个表格，当然不需要大家去记住，理解它，用的时候过来查就行了。

通信的学习，不像前边控制部分那么直观了，通信部分我们的程序只能获得一个结果，而其过程我们却无法直接看到，所以慢慢的可能大家就会知道有示波器和逻辑分析仪这类测量仪器。如果学校实验室或者公司里有示波器或者逻辑分析仪这类仪器，可以拿过来抓一下串口波形，直观的了解一下。如果暂时还没有这些仪器，先知道这么回事，有条件再说。因为工具类的东西有的比较昂贵，有条件可以尽量使用学校或者公司的。在这里我用一款简易的逻辑分析仪把串口通信的波形抓出来给大家看一下，大家了解一下即可，如图1-1所示。

UART串口通信浅谈之(三)--字符与数据的转换

图1-1 逻辑分析仪串口数据示意图

分析仪和示波器的作用，就是把通信过程的波形抓出来进行分析。先大概说一下波形的意思。波形左边是低位，右边是高位，上边这个波形是电脑发送给单片机的，下边这个波形是单片机回发给电脑的。以上边的波形为例，左边第一位是起始位0，从低位到高位依次是10001100，顺序倒一下，就是数据0x31，也就是ASCII码表里的‘1’。大家可以注意到分析仪在每个数据位都给标了一个白色的点，表示是数据，起始位和无数据的时候都没有这个白点。时间标T1和T2的差值在右边显示出来是0.102ms，大概是9600分之一，稍微有点偏差，在容许范围内即可。通过图1-1，我们可以清晰的了解了串口通信的收发的详细过程。

那我们这里再来了解一下，如果我们使用串口调试助手，用字符格式直接发送一个“12”，我们在我们的数码管上应该显示什么呢？串口调试助手应该返回什么呢？经过试验发现，我们数码管显示的是32，而串口调试助手返回十六进制显示的是31、32两个数据，如图1-2所示。

UART串口通信浅谈之(三)--字符与数据的转换

图1-2 串口调试助手数据显示

我们用逻辑分析仪把这个数据抓出来看一下，如图1-3所示。

UART串口通信浅谈之(三)--字符与数据的转换

图1-3 逻辑分析仪抓取数据

对于ASCII码表来说，数字本身是字符而非数据，所以如果发送“12”的话，实际上是是分别发送了“1”和“2”两个字符，单片机呢，先收到第一个字符“1”，在数码管上会显示出31这个对应数字，但是瞬间马上就又收到了“2”这个字符，数码管瞬间从31变成了32，而我们视觉上呢，根本是没有办法发现这种快速变化的，所以我们感觉数码管直接显示的是32。