在嵌入式系统开发中，8051单片机因其结构简单、成本低廉而被广泛应用于各种控制场合。其中，串口通信功能是实现设备间数据交换的重要手段。本文将详细介绍基于8051单片机的串口收发函数的设计与实现方法。
一、8051串口通信基础
8051单片机内置了一个全双工异步串行接口（UART），支持多种通信模式。通过设置特殊功能寄存器SCON，可以配置串口的工作方式，包括工作模式选择、接收/发送使能等参数。常见的通信模式有模式0（同步移位寄存器）、模式1（8位异步串行）、模式2（9位异步串行）和模式3（9位异步串行，波特率可调）。
二、串口初始化配置
在使用串口之前，必须对其进行正确的初始化。主要步骤如下：
1. 设置SCON寄存器：根据需求选择合适的通信模式，如模式1，并开启接收和发送功能。
2. 配置定时器T1：用于生成波特率。通常采用定时器1的模式2（8位自动重载），并根据所需波特率计算TH1和TL1的值。
3. 开启全局中断：如果需要使用中断方式进行数据收发，需设置EA和ES寄存器。
三、串口数据发送函数
发送函数的核心在于向SBUF寄存器写入待发送的数据，并等待发送完成。以下是一个简单的发送函数示例：
```c
void UART_SendChar(char ch) {
SBUF = ch;// 将字符写入发送缓冲区
while(!TI); // 等待发送完成标志位
TI = 0; // 清除发送完成标志位
}
```
该函数通过轮询方式检查发送状态，适用于对实时性要求不高的场景。若需提高效率，可结合中断方式实现。
四、串口数据接收函数
接收函数则通过监听RI标志位来判断是否有新数据到达。以下是接收函数的基本实现：
```c
char UART_ReceiveChar() {
while(!RI); // 等待接收完成标志位
char ch = SBUF; // 读取接收到的数据
RI = 0; // 清除接收完成标志位
return ch;
}
```
此函数同样采用轮询方式，适合简单的数据接收需求。对于复杂应用，建议使用中断方式以避免主程序阻塞。
五、实际应用中的注意事项
1. 波特率匹配：确保发送端与接收端的波特率一致，否则可能导致数据传输错误。
2. 数据格式一致性：双方需使用相同的帧格式（如起始位、数据位、停止位）。
3. 错误处理：在实际应用中，应加入超时机制或校验码（如奇偶校验）以提高通信可靠性。
六、总结
8051单片机的串口通信功能虽然功能有限，但在许多低成本、低功耗的应用场景中仍具有重要价值。通过合理配置寄存器和编写高效的收发函数，可以实现稳定可靠的数据传输。随着技术的发展，尽管更先进的微控制器逐渐普及，但8051系列依然在工业控制、智能仪表等领域占据一席之地。掌握其串口通信原理与编程方法，对于嵌入式开发人员而言具有重要意义。
