单片机串行通信程序调试原因

串口UART作为嵌入式应用和通讯领域中最常用的接口之一，接口协议虽然简单，但在实际应用中不同设备之间的通讯也会存在各种小问题，下面对使用中各种常见的问题做下总结和梳理，可作为调试参考。串口可分为异步串口（UART）和同步串口（USART），后者多出时钟信号线用作通讯时信号同步。本偏仅介绍异步串口。

一、串口通信常见问题

串口通信乱码

串口通讯乱码通常是指接收方接收到的数据不符合预期，出现此情况时需要考虑的因素通常包含以下几个方面：

双方设定的串口参数是否匹配，需检查设置的：串口波特率、串口数据格式等参数。

串口通讯电压不匹配，不同的串口设备接收可正常进行解码的高低电平门限不同，如同样是3.3V串口通讯，A设备低电平门限1.5V，B设备低电平门限1V。当实际串口电压低电平只有1.5V时，B设备无法正常接收数据。又如：A设备为5V串口，B设备为3.3V串口，同样有电压不匹配的问题。

串口通讯实际工作波特率误差较大，即：串口工作实际波特率和理论值偏差较大，因一些MCU和串口设备所用时钟为了兼顾其他资源和应用需要，实际工作的串口速率和设定会有偏差。比如：标称为9600bps时，实际工作在了10000bps（误差超过4%），此时可能已经超出接收方的设计标准。

串口通讯信号质量差，如通讯时信号上升下降抖动严重，信号有过冲或者变化比较迟缓，此时检查硬件上共地是否良好，以及线路上有无串接/并联其他器件导致。

数据格式显示问题，通常使用十六进制或ASCII码格式居多，使用时需要区分。

串口无法发送

串口无法发送通常是指与此串口的TXD连接的对端设备RXD通道接收不到任何数据，总结如下：

使用仪器对TXD通道进行实际测量，观察硬件波形，确定信号是否有输出以及是否正常。（串口电压、串口信号上升下降时间）

短接设备的TXD和RXD通道回环测试，看自收发是否可以成功。排除是自身设备异常还是对端异常。

确定应用软件是否打开串口硬件流控，如当启用RTS/CTS硬件流控后但实际该引脚并没有连接或连接但不生效时，按照协议规定，CTS输入无效则发送方暂停发送数据。

MCU软件编码问题或计算机端软件工作异常。

串口无法接收

当串口接收不到任何数据的原因通常如下：

对端串口实际未能成功发送数据。

串口发送有效电压不满足芯片接收解码要求。

MCU软件编码问题或计算机端软件工作异常。

二、常用的排查小技巧

对于以上的常见串口调试问题，有以下几个方法和技巧可供参考使用。

使用硬件仪器

善于使用示波器等硬件采集或分析工具查找问题，用此方法可以确定线路上信号的串口电压、串口数据格式、串口通信波特率等参数。

串口Loopback检测

当手头没有硬件仪器时，将设备自身的TXD和RXD短接起来进行自收发测试也是一个不错的选择，此方式可以简单确认硬件通路和整个逻辑是否是打通的。但缺点是定位问题不够精准。

更换串口调试软件

计算机端串口软件种类较多，不排除一些设备或驱动软件没法成功适配所有的串口调试软件，此时可尝试多使用几款不同的软件对比测试。

三、串口通信基础

当两个设备使用UART进行通信时，它们至少通过三根导线连接：TXD串口发送、RXD串口接收、GND。串口设备通过改变TXD信号线上的电压来发送数据，接收端通过检测RXD线上的电压来读取数据。

什么是串口通信

计算机一次传输信息（数据）一位或多个比特位。串行是指传输数据一次只传输一位。当进行串口通信时发送或者接收的每个字（即字节或字符）一次发送一位。每一位都是逻辑‘1’或者‘0’。也用Mark表示逻辑1，Space表示逻辑0。

串口数据速率使用 bits-per-second ("bps") 或者 baud rate ("baud")。这表示一秒内可以传输多少逻辑1和0。当波特率超过 1000，你会经常看到用Kbps表示的速率。对于超过 1000000 的速率一般用Mbps 来表示。

单片机可以实现在线调试程序，通过软件设置断点，进行单步调试，这样可以看到单片机是如何一步步执行程序的，从而快速找到问题，解决问题。以Keil和IAR为例介绍一下单片机的在线调试。

1.keil

的在线调试功能

以STM32单片机为例，所需要的软件为Keil MDK，仿真工具为J-link，当程序编写完成后，编译通过，通过J-link仿真工具连接电脑和单片机板子，一定要安装好J-link的驱动，在Debug界面选择J-Link，并正确设置Setting界面的下的器件型号，如下图所示。

设置好后，点击工具栏的Debug按钮，就进入在线调试模式了，这时候会出现调试工具栏，如下图所示。

在怀疑有问题的地方设置断点后，运行单步调试，单片机就可以一步步的执行了，在watch窗口可以选择查看单片机的GPIO等寄存器，实时了解各端口和变量的变化情况。

2.IAR

的在线调试功能

以STM8单片机为例，以IAR for STM8为例，工具为ST-Link，正确安装好ST-Link的驱动，程序编译通过后，执行Debug and download按钮可以开启在线仿真模式，如下图所示。

在有问题的地方设置断点，执行全速运行后，会在断点处停下，可以执行单步调试功能进入函数，再一步步执行。

这样也可以很容易的找到程序bug。

3.使用串口打印进行调试

如果单片机不支持在线仿真功能，可以通过串口打印的形式输出调试信息。首先要把串口打印程序调试通，在有问题的地方通过给变量设置不同的值然后打印，这样也可以很直观的判断程序的运行情况。所需要的工具为USB/TTL。

由于篇幅有限，无法详细描述，大家可以根据以上信息搜具体的教程。

以上就是这个问题的回答，感谢留言、评论、转发。

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首先要确定串口调试助手的波特率也是2400，并接收要以十六进制数显示，最好发送也以十六进制数发送。

程序没有问题，是因为发送的num1在0-255之间，而用串口调试助手的字符显示方式不是全部都能显示出来的，有一部分就是显示乱码的，而显示十六进制数就没有问题了。

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