自学AVR单片机十七（RS-232异步串行通信USART实验）

CEPARK-AVR学习板功能丰富，可以学习的实验很多，我们现根据学习板上的各个功能模块来学习，等所有模块学习完了之后，我们再根据AVR单片机的数据手册进行实验板上没有涉及到的知识的学习，至于定时器、外部中断等AVR单片机的功能模块，我们也放在后面学习。
      AVR系列单片机都带有异步串行接口，而我们现在学习的ATmega64更是有两个串口。我们知道单片机的电平一般都是TTL电平（关于TTL电平与CMOS电平等其他电平的区别，我们以后单独详解），而计算机的串口是RS-232电平，这两种电平不能互相匹配，所以如果将这两种电平互联，需要一个电平转换电路，本实例中使用常用的MAX232芯片，它实现RS-232电平和TTL电平的互换。
      在MAX232的数据手册中，有这个芯片的典型连接电路，我们直接采用这种电路即可。关于MAX232的连接电路，其实非常简单，我们只要记住4电容（或5电容）就可以了。这里的4电容指的是电路中只需要连接4个电容就可以；至于5电容，多出来的那个电容是连接VCC和GND之间的电容，这个电容可以不接，但是从考虑电源的稳定性上来说，建议接上。
      至于电路中电容大小的选择可以参考数据手册，需要注意的是这里要用无极性电容（不区分正负极）。电容值一般有三种选择0.1uF、1uF、10uF.电容值的大小会影响到端口的驱动能力，电容大，驱动能力强，电容小，驱动能力弱。通常使用1uF的电容就足够了（多数电路中都采用0.1uF，也能满足驱动需要）。

RS-232串行通信电路图如下所示

MAX-232芯片有两路电平转换通道，正好满足我们需要。ATmega64的两个串口分别连接端口PE0（接收端）、PE1（发送端）和PD2（接收端）、PD3（发送端）。

       单片机的数据通信主要有两种方式：并行通信、串行通信；我们前面学习的流水灯实验采用的是并行通信方式，而使用74HC595控制数码管显示试验中，74HC595的控制方式则是串行通信。从这两个实验中我们可以看出：并行通信的数据传送方式是以字节为单位传送的，一次传送一个字节（8位）的数据，而串行通信是以位为单位传送的，一次传送一位（这里的位值得就是二进制的位）。
       单片机的串行通信有多种，最常用的是异步串行通信和同步串行通信，此外像我们经常接触的I2C总线、USB总线等都属于串行通信的范畴，关于这些串行通信的区别，可以到网上搜索相关资料进行了解。
       这里我们先简单了解一下同步串行通信和异步串行通信：
       举例说明：
        同步通信：你在现场看篮球比赛的时候，必须时刻不停的注意场上的情况，如果你走神了，那你就会错过一些精彩的镜头；这说明在同步通信的时候必须停下手中的一切活动，专心致志的干这一件事，否则就会出现走神（数据错误）；
       异步通信：你没有时间到现场看篮球赛，但是别人送你一张现场比赛的录像带，那么你就可以在想看的时候观看，看了一半也可以停下来，等以后再继续看，这说明异步通信可以随时发生，也可以随时停止。

       单片机的串行通信相比端口的输入输出控制要复杂很多，主要原因是需要设置相应的功能寄存器。异步串行通信接口（USART）分为三个部分：时钟发生器、数据接收器、数据发送器。
       时钟发生器用来产生通信过程中需要的时钟信号，我们通常所说的通讯波特率 就是由时钟发生器产生的。
       数据接收器：存放将要发送的数据
       数据发送器：存放接收到的数据

      单片机的异步串行通信有两个重要概念：波特率、数据帧格式；波特率是指数据发送的速度，很明显，波特率越高数据传送速度越快；数据帧格式是指一次传送数据的位数，数据位数可以是5.6.7.8等
      既然异步串行通信可以随时发生，那就存在一个问题，接收方不知道数据什么时候会发送过来，什么时候数据发送完毕，这就需要一个约定：当接收方看到这个约定后，知道数据发送的开始和结束。这就用到了起始符和结束符的概念。起始符和结束符就是告诉接收方数据开始发送和结束发送的“约定”。

    单片机异步串行通信程序设计步骤：
    1、初始化：初始化过程主要包括波特率的设定，数据帧格式的设定，根据需要使能接收器和发送器，对于采用中断操作的处理，还要进行相应中断标志的操作。以下是采用查询方式（非中断方式）的USART初始化实例（引自ATmega64数据手册

2、数据发送和接收：

•     数据发送：设置串口状态和控制寄存器UCSRB允许接收数据，使能后出口数据接收引脚的通用I/O口供能被串行异步通信功能取代，将要发送的数据放入发送寄存器，等待串行通信模块允许数据发送后将数据发出。
• 数据接收：数据接收的步骤与数据发送步骤相似，

以下是数据手册里面关于发送和接收的实例：
    数据发送例程

数据接收例程

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