51单片机串口通信异常的调试一例
单片机与DSP在硬件结构和程序编写方面存在很多共同之处，所以最近几周试着用了一下51单片机开发板，希望进一步熟悉中断的概念、串口通信、I2C协议、存储扩展等常用的知识。
在进行串口通信的实验时，预期功能不能实现。实验的设计方案是：通过上位机给单片机发送一个16bit的字符串，单片机对字符串进行接收并立刻回显给上位机，接收并回显完毕后依次将这些字符（只能是0-9，a-f这几个字符，可以重复）在数码管上进行显示。
程序编写完成后，通过上位机发送字符串9876543210abcdef，单片机串口接收并回显9876543210abcde，然后数码管依次显示f9876543210abcde，数码管显示完成后，单片机串口回显的字符串中的e后面又多了一个f。
对实验现象进行分析不难发现，串口的接收和回显功能正常，但是存在2个问题：1.串口接收并回显和数码管显示的时序有点混乱；2.数码管的显示出现异常，本应该依次显示9876543210abcdef，实际上显示的却是f9876543210abcde。
对源代码进行分析发现，时序混乱的原因是中断响应及中断返回的执行时序出现问题，修改代码后问题1被解决。
问题2的解决思路：源代码中，通过串口接收到的字符串被存储在一个一维数组array[16]中，该数组有16个元素，每个元素都是unsigned char型。在源代码中，先注释掉数码管显示的那一段代码，然后添加串口打印代码，串口打印实现的功能是依次显示array[0]到array[15]这16个元素的值。编译通过后，将程序烧写到单片机。使用串口调试助手，以十六进制的形式观察array[0]到array[15]的取值，结果如下：
也就是说array[0]存储的值用十六进制显示是0xff，
array[1]=9
array[2]=8
……
array[14]=d
array[15]=e
很明显可以看出array[0]没有按照预期的那样存储字符9。也可以理解为本应存储的字符串9876543210abcdef在存储时发生了1个字节的偏移，在字符串首部插入了一个0xff。
检查代码发现串口初始化时，串口控制寄存器SCON的设置有点问题：
正确的顺序应该是：
通过SM1和SM0来设置串口的工作方式，通过REN置1来设置允许串口接收。单片机上电复位的时候，SCON清零，REN=0标明禁止串口接收，原来的代码中，先用REN=1
允许串口接收（此时SM1=0;SM0=0串口在工作方式0，是同步移位寄存器），然后设置串口工作方式1（SM1=1;SM0=0）。也就是说，在串口按照预期方式进行接收数据之前，已经开始作为同步移位寄存器对数据进行接收了，接收到的数据0xff就是单片机串口接收SBUF的初值，开发板上使用的单片机型号是STC89C52RC，查阅该芯片的datasheet发现，SBUF的初值是不确定的，规定为xxxx,xxxx（x既可以是0也可以是1）。多次实验经验表明，STC89C52RC型号的单片机在上电复位后，接收SBUF里面的初值通常是11111111。
将源代码中对SCON进行设置的那一部分做个调整，调整为先设置SM1和SM0，再将REN置1，编译通过后将程序烧写到单片机，运行，问题解决。
正常运行时，串口回显的数据如下图所示：
串口调试总结：
1.编写程序之前，先画程序流程图；
2.串口初始化的每一步过程都必须很清楚，串口的4个工作方式都要熟悉；
3.在程序运行结果出现异常时，首先要对异常现象进行仔细分析，进行异常定位；
然后逐一解决。对照着源程序进行功能模块划分，查找与异常相关的模块并对其
进行单独调试。
