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。

1、首先我们在indows下打开虚拟串口的软件，这里选择的相连的串口，是串口4和串口2。

2、设置完成后，然后再windows开始点击右键选择打开设备管理器。

3、在设备管理器的端口选项中看到已经设置好的的串口2和串口4，并且两个已经设置好的串口已经相连说明两个串口之间可以进行通信了。

4、在windows中找到proteus仿真软件并打开，在工具栏中双击单片机打开51单片机的属性选项。

5、在调试程序这里选择刚才已经写好的串口调试的程序，调试程序为hex后缀结尾的二进制文件，注意设置晶振，这里是11.0592MHz。

6、双击串口控件，设置好串口号和窗口的波特率，Physical poit 为com4，Physical Baud rale为9600，Physical Dala Bits为8，Physical Panity为NONE，Vitual Baud rale9600， Vitual  Dala Bits为8，Advanced Properties为NONE其它选项不懂最好不要修改。

7、配置完成后，点击proteus左下角的仿真按钮、就是左下角的播放符号，此时虚拟中断也已经成功的启动了、虚拟终端可能默认打开为文本模式，右键以hex 16进制显示。

8、打开SSCOM串口软件，在窗口中显示设置好波特率打开串口2，以16进制发送数据可以看到，虚拟终端和串口软件都已经收到了发送和返回的信息了。

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