單片機串口通信的接收與發送程序

一、引言

單片機串口通信是一種常見的通信方式，廣泛應用于各種嵌入式系統和工業控制領域。通過串口通信，單片機可以與其他設備或計算機進行數據交換，實現遠程監控、故障診斷等功能。本文將詳細介紹單片機串口通信的接收與發送程序。

二、串口通信基礎

1. 串口通信協議：串口通信通常采用RS-232、RS-485、SPI等協議。其中，RS-232是最常用的串口通信協議之一，具有簡單、易用、通用性強的特點。
2. 串口通信參數：串口通信需要設置波特率、數據位、停止位、校驗位等參數。波特率是指傳輸數據的速率，數據位是指每個字節包含的位數，停止位是指每個字節之間的間隔，校驗位是指用于錯誤檢測的位數。

三、單片機串口接收程序

1. 硬件連接：將單片機的串口與另一臺設備或計算機的串口連接起來，確保連接可靠。
2. 初始化串口：在單片機程序中，需要對串口進行初始化，包括設置波特率、數據位、停止位、校驗位等參數。
3. 接收數據：在單片機程序中，需要編寫一個函數來接收串口數據。該函數需要不斷讀取串口緩沖區的數據，直到接收到完整的消息或超時。
4. 消息解析：接收到完整的消息后，需要對消息進行解析，提取出有用的信息。

以下是一個簡單的單片機串口接收程序的示例代碼（以C語言為例）：

#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
    char buffer[256]; // 接收緩沖區
    int n; // 接收到的字節數

    // 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
    tcgetattr(fd, &options);
    cfsetispeed(&options, B9600); // 設置波特率為9600
    cfsetospeed(&options, B9600);
    options.c_cflag |= CLOCAL; // 禁用調制解調器控制信號線
    options.c_cflag &= ~CSIZE; // 設置數據位為8位
    options.c_cflag |= CS8;
    options.c_cflag &= ~PARENB; // 禁用奇偶校驗位
    options.c_cflag &= ~CSTOPB; // 設置停止位為1位
    options.c_cflag &= ~CRTSCTS; // 禁用硬件流控制
    tcsetattr(fd, TCSANOW, &options); // 應用選項設置

    // 循環接收數據
    while (1) {
        n = read(fd, buffer, sizeof(buffer)); // 讀取數據到緩沖區
        if (n > 0) { // 如果接收到數據
            buffer[n] = '?'; // 在數據末尾添加空字符
            printf("Received: %sn", buffer); // 輸出接收到的數據
        } else { // 如果讀取失敗或超時
            perror("read"); // 輸出錯誤信息
        }
        usleep(100000); // 延時一段時間，避免頻繁讀取數據
    }

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

四、單片機串口發送程序

1. 硬件連接：將單片機的串口與另一臺設備或計算機的串口連接起來，確保連接可靠。
2. 初始化串口：在單片機程序中，需要對串口進行初始化，包括設置波特率、數據位、停止位、校驗位等參數。與接收程序類似，發送程序也需要進行這些設置。
3. 發送數據：在單片機程序中，需要編寫一個函數來發送串口數據。該函數需要將要發送的數據寫入到串口緩沖區，然后通過調用系統調用函數來發送數據。發送完成后，需要清除緩沖區中的數據，以便下一次發送。

在串口發送過程中，可能會因為各種原因導致發送超時。因此，在單片機程序中，需要實現超時處理機制。當發送數據超過一定時間未完成時，可以認為發送超時，此時需要采取相應的措施，如重新發送數據或報告錯誤。

以下是一個簡單的單片機串口發送程序的示例代碼（以C語言為例）：

#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
    char message[] = "Hello, world!"; // 要發送的消息
    int n; // 發送的字節數

    // 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
    tcgetattr(fd, &options);
    cfsetispeed(&options, B9600); // 設置波特率為9600
    cfsetospeed(&options, B9600);
    options.c_cflag |= CLOCAL; // 禁用調制解調器控制信號線
    options.c_cflag &= ~CSIZE; // 設置數據位為8位
    options.c_cflag |= CS8;
    options.c_cflag &= ~PARENB; // 禁用奇偶校驗位
    options.c_cflag &= ~CSTOPB; // 設置停止位為1位
    options.c_cflag &= ~CRTSCTS; // 禁用硬件流控制
    tcsetattr(fd, TCSANOW, &options); // 應用選項設置

    // 發送數據
    n = write(fd, message, strlen(message)); // 發送數據到串口
    if (n < 0) { // 如果發送失敗
        perror("write"); // 輸出錯誤信息
        return -1;
    } else if (n != strlen(message)) { // 如果發送不完整，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，準備下一次發送
        usleep(100000); // 延時一段時間，避免頻繁發送數據
        return -2; // 返回-2表示等待下一次嘗試發送數據
    } else { // 如果發送成功，輸出成功信息并退出程序
        printf("Message sent successfully.n");
        return 0;
    }
}