詳解單片機(jī)基礎(chǔ)理論知識(shí)

十余載開發(fā)經(jīng)驗(yàn)述單片機(jī)基礎(chǔ)理論知識(shí)

單片機(jī)基礎(chǔ)理論知識(shí)包括模擬電路、數(shù)字電路和C語言知識(shí)，模擬電路與數(shù)字電路屬于抽象學(xué)科，要把這些學(xué)好還得費(fèi)點(diǎn)功夫，但是在學(xué)習(xí)單片機(jī)之前，覺得自己模擬電路和數(shù)字電路基礎(chǔ)不好的話，先不要急著入門單片機(jī)，首先應(yīng)該先回顧所學(xué)過的模擬電路和數(shù)字電路知識(shí)，為學(xué)習(xí)單片機(jī)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，否則，你的單片機(jī)學(xué)習(xí)之路不僅會(huì)很艱難和漫長，意志不堅(jiān)定還可能半途而廢。

?

扎實(shí)的電子技術(shù)基礎(chǔ)是學(xué)好單片機(jī)的關(guān)鍵，直接影響到你單片機(jī)學(xué)習(xí)進(jìn)程的快慢，單片機(jī)屬于數(shù)字電路，其概念、術(shù)語、硬件結(jié)構(gòu)和原理都源自數(shù)字電路，如果數(shù)字電路基礎(chǔ)扎實(shí)，對(duì)復(fù)雜的單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)和原理就能很容易理解，能輕松地邁開學(xué)習(xí)的第一步，自信心也會(huì)隨之樹立起來，一般建議先學(xué)習(xí)模擬電路再去學(xué)習(xí)數(shù)字電路，扎實(shí)的模擬電路基礎(chǔ)不僅讓你容易看懂別人設(shè)計(jì)的電路，還能讓你自己設(shè)計(jì)的電路更為可靠，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

補(bǔ)充一些單片機(jī)串行通信的基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)，硬件層是對(duì)電氣特性作了一些規(guī)定，比如232它會(huì)對(duì)它的接口做一些規(guī)定，接口特性用什么樣子機(jī)械的接口用什么樣的標(biāo)準(zhǔn)它都會(huì)有一個(gè)規(guī)定，包括USB對(duì)信號(hào)線會(huì)有規(guī)定，對(duì)它的電氣特性會(huì)有規(guī)定，對(duì)USB的接口也有一個(gè)規(guī)定，用的A型接口還是B型接口，還是type c的接口，接口標(biāo)準(zhǔn)是有嚴(yán)格規(guī)定的，有各種各樣的標(biāo)準(zhǔn)來做工作，各種廠商包括用戶都遵循標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)硬件，有的硬件的標(biāo)準(zhǔn)，只是電氣特性的標(biāo)準(zhǔn)，比如485實(shí)際上只規(guī)定電氣特性，并沒有對(duì)它的接口做規(guī)定，所以做485的時(shí)候會(huì)有各種各樣的接口，有的可能是用的232的接口，有的是用的網(wǎng)線接口，有的就是用簡(jiǎn)單的接線端子。

51單片機(jī)是異步串口通信，收發(fā)雙方如何知道什么時(shí)候開始發(fā)送數(shù)據(jù)，什么時(shí)候開始接收數(shù)據(jù)，TXD和RXD它倆之間沒有一根時(shí)鐘信號(hào)線來做時(shí)鐘的同步，同步傳輸是有一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)線，在它的控制下可以做數(shù)據(jù)的傳輸，收發(fā)雙方用的同一個(gè)時(shí)鐘，所以都可以來監(jiān)控時(shí)鐘，知道數(shù)據(jù)什么時(shí)候開始發(fā)送，什么時(shí)候開始接收，如果是異步串口通信，線上和地線之間出現(xiàn)電平，在做異步串口通信的時(shí)候的幀格式，在這根線上要傳出的電平要么就是0V，要么就是5V，如果這根線上出現(xiàn)0V它傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是0，如果是5V它傳輸?shù)臄?shù)據(jù)就是邏輯1。

來做傳輸?shù)臅r(shí)候怎么樣來表明現(xiàn)在開始啟動(dòng)傳輸，現(xiàn)在傳輸完了，異步串口通信信號(hào)線上默認(rèn)在空閑的時(shí)候，把它處于高電平，所以在空閑的時(shí)候線上永遠(yuǎn)呈現(xiàn)的是5V，TXT一端要想發(fā)送數(shù)據(jù)，不管當(dāng)前發(fā)送的數(shù)據(jù)是1和0，比如要發(fā)送數(shù)據(jù)是1010，低位先發(fā)，高位后發(fā)，B端要發(fā)送數(shù)據(jù)，或者數(shù)據(jù)傳輸開始了，可以在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，在啟動(dòng)發(fā)送之前先發(fā)送一個(gè)起始位，異步串口通信是一幀一幀的字符來傳輸?shù)模诎l(fā)送數(shù)據(jù)之前，當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)是八位還是七位，也是由用戶來設(shè)定的。

比如八位的數(shù)據(jù)要想在發(fā)送數(shù)據(jù)之前告訴B端，要開始發(fā)送數(shù)據(jù)，加一個(gè)起始位補(bǔ)充一個(gè)0代表是起始位，看如果總線上一直是空閑狀態(tài)，B端監(jiān)控這條總線，一旦把它拉成低電平，信號(hào)線就會(huì)從高電平跳成低電平，B端就能夠發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樵诒O(jiān)控總線，發(fā)現(xiàn)這根線上從高電平變成低電平就認(rèn)為要開始一次數(shù)據(jù)傳輸了，收發(fā)雙方會(huì)約定好是幾位數(shù)據(jù)位，比如接收這八個(gè)數(shù)據(jù)位，接收完發(fā)送完這八個(gè)數(shù)據(jù)位之后要把它拉成高電平，使總線繼續(xù)處于空閑，首先發(fā)一個(gè)起始位，然后發(fā)一個(gè)數(shù)據(jù)位然后再發(fā)一個(gè)停止位，最后高電平叫做停止位，一幀數(shù)據(jù)就是包括這么幾個(gè)部分，起始位，數(shù)據(jù)位，停止位，奇偶校驗(yàn)位。

?

當(dāng)總線處于空閑的時(shí)候想啟動(dòng)一次發(fā)送，為使總線處于低電平，B端知道要產(chǎn)生一次數(shù)據(jù)傳輸，接下來就可以發(fā)送數(shù)據(jù)，把它出現(xiàn)在總線上，已經(jīng)知道開始發(fā)送數(shù)據(jù)，緊接著就能夠接收八個(gè)數(shù)據(jù)，接收完八個(gè)數(shù)據(jù)之后，要補(bǔ)充一個(gè)停止位，告訴它這一幀數(shù)據(jù)，這一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)發(fā)送完了，要想繼續(xù)發(fā)送要重新按照幀格式進(jìn)行傳送，要發(fā)一個(gè)停止位，當(dāng)B端接收到停止位的時(shí)候就知道數(shù)據(jù)已經(jīng)接收完了就可以去做處理，當(dāng)再次發(fā)送的時(shí)候還是照遵循約定，按照起始位數(shù)據(jù)位和停止位來進(jìn)行發(fā)送，又可以按照剛才的約定來進(jìn)行接收數(shù)據(jù)。

既然可以解決收發(fā)雙方都知道什么時(shí)候開始，什么時(shí)候結(jié)束，比如1001再補(bǔ)充一個(gè)，發(fā)送的時(shí)候會(huì)增加一個(gè)起始位這一幀數(shù)據(jù)，這牽扯到另外一個(gè)概念，叫做波特率的概念，波特率是指的是一秒鐘傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的位數(shù)，一秒鐘傳出多少個(gè)位，常用的波特率都知道，在利用單片機(jī)串行通信的時(shí)候，或者打開計(jì)算機(jī)的串行口的時(shí)候經(jīng)常會(huì)看到有波特率，比如300，然600，1200，2400，4800，9600，還有115200等等，各種波特率代表的是一秒鐘傳輸多少個(gè)位，比如說9600，就是指一秒鐘要傳輸9600個(gè)位，規(guī)定的波特率，波特率就決定了位，位和位之間時(shí)間間隔是1/9600秒，一秒鐘要傳出多少個(gè)位，在做異步串行通信的時(shí)候，因?yàn)闆]有時(shí)鐘信號(hào)線，怎么樣來保證傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，收到之后，知道是這么一幀數(shù)據(jù)，它靠的就是波特率，接收完之后再去做處理。

收發(fā)雙方波特率是一致的，所以收發(fā)雙方能夠解析同一個(gè)數(shù)據(jù)，不是一個(gè)值處理的時(shí)候就會(huì)出錯(cuò)，開始的時(shí)候，線上處于的是高電平，也是總線空閑當(dāng)要發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)的時(shí)候，首先內(nèi)部肯定有一個(gè)電路，能夠把并行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成一個(gè)串行的一位一位的數(shù)據(jù)，然后讓它出現(xiàn)在總線上，同時(shí)單片機(jī)的串行口還可以幫增加硬件的起始位和停止位，實(shí)際上的串行口比較簡(jiǎn)單，當(dāng)在發(fā)送一幀數(shù)據(jù)的時(shí)候，要發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)單片機(jī)操作，就是把數(shù)據(jù)寫到一個(gè)特殊功能進(jìn)行當(dāng)中，然后它會(huì)通過內(nèi)部的電路把并行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)型轉(zhuǎn)成串行的數(shù)據(jù)，同時(shí)增加一個(gè)起始位和1個(gè)停止位，所以要想發(fā)送1010，要增加一個(gè)起始位0，首先把總線拉成低電平就知道要發(fā)送數(shù)據(jù)了，接著就來發(fā)送這么一幀數(shù)據(jù)。

對(duì)單片機(jī)感興趣的可以查看往期分享內(nèi)容，希望能幫助大家在學(xué)習(xí)單片機(jī)的路上少走一些彎路，想要入門單片機(jī)可以持續(xù)關(guān)注創(chuàng)為單片機(jī)編程，，回復(fù)“帶我學(xué)習(xí)”查看更多內(nèi)容分享。

審核編輯：湯梓紅