第10章 UART串口通信和指針基礎10.5 10.6 10.7

ID:1167894 · 發表于 2026-4-22 10:35

10.5使用邏輯分析儀測量串口通信

萬用表、示波器、邏輯分析儀是電子工程師常用的測量設備。萬用表主要用來測量電壓、電流等參數，示波器通常用來測量模擬信號等信號質量參數，邏輯分析儀通常用來分析數字通信信號以及解析通信協議。對于串口通信這種數字通信，用邏輯分析儀可以清晰的測量出每一位的脈寬，波特率，還可以將串口通信數據直接解析出來，是數字信號分析利器。

下面使用Kingst品牌的 LA5016邏輯分析儀測量一下上一小節串口助手按照三種情況發送“31”后，單片機的RXD引腳接收到的波形數據，以及TXD引腳發送出去的波形數據，按照使用方法將邏輯分析儀的通道0和通道1分別接到單片機的RXD和TXD引腳上，GND接到單片機的GND插針上，測量到的波形如圖10-5所示，從圖上可以看到測量的單片機TXD發送引腳一個脈沖寬度大概是104.156us，9600波特率的一個位寬理論值是1/9600=104.166us。

圖10-5 邏輯分析儀信號測量圖

邏輯分析儀不僅僅可以測量波形的脈沖寬度，周期，占空比頻率這些信息，對于標準的通信協議，可以直接將波形解析出HEX格式，同時軟件右下角也可以顯示出解析后的數據。如圖10-6所示。從圖上還可以看出解析的過程中，有一個圓綠點表示串口起始位，白點表示數據位，方紅點表示停止位。

10-6 邏輯分析儀解析串口圖（一）

除了可以顯示成為十六進制數據，還可以顯示成其他格式。將第三次發送的“文本模式”下的“31”的發送和接收數據顯示格式，同時顯示HEX和ASCII格式，如圖10-7所示。

10-7 邏輯分析儀解析串口圖（二）

合理使用工具，可以將一些信號參數更加清晰直觀的展示出來，在項目開發過程中起到事半功倍的效果。

10.6 指針的概念與指針變量的聲明10.6.1變量的地址

要研究指針，得先來深入理解內存地址這個概念。打個比方：整個內存就相當于一個擁有很多房間的大樓，每個房間都有房間號，比如從101、102、103一直到NNN，可以說這些房間號就是房間的地址。相對應的內存中的每個單元也都有自己的編號，比如從0x00、0x01、0x02一直到0xNN，同樣可以說這些編號就是內存單元的地址。房間里可以住人，對應的內存單元里就可以“住進”變量了：假如一位名字叫A的人住在101房間，可以說A的住址就是101，或者101就是A的住址；對應的，假如一個名為x的變量住在編號為0x00的這個內存單元中，那么可以說變量x的內存地址就是0x00，或者0x00就是變量x的地址。

基本的內存單元是字節，英文單詞為Byte，STC89C52單片機共有512字節的RAM內存，它分為內部256字節和外部256字節，僅以內部的256字節為例，很明顯其地址的編號從0開始就是0x00～0xFF。用C語言定義的各種變量就存在0x00～0xFF的地址范圍內，而不同類型的變量會占用不同數量的內存單元，可以結合前面講過的C語言變量類型深入理解。假如現在定義了unsigned char a = 1; unsigned char b = 2; unsigned int c = 3; unsigned long d = 4; 這樣4個變量，把這4個變量分別放到內存中，如表10-4所示。

變量a、b和c和d之間的變量類型不同，因此在內存中所占的存儲單元也不一樣，a和b都占一個字節，c占了2個字節，而d占了4個字節。那么，a的地址就是0x00，b的地址就是0x01，c的地址就是0x02，d的地址就是0x04，它們的地址的表達方式可以寫成：&a，&b，&c，&d。這樣就代表了相應變量的地址，C語言中變量前加一個&表示取這個變量的地址，&在這里就叫做“取址符”。

這里有一點延伸內容，變量c是unsigned int類型的，占了2個字節，存儲在了0x02和0x03這兩個內存地址上，那么0x02是它的低字節還是高字節呢？這個問題由所用的C編譯器與單片機架構共同決定，單片機類型不同就有可能不同。比如：在Keil+51單片機的環境下，0x02存的是高字節，0x03存的是低字節。這是編譯底層實現上的細節問題，并不影響上層的應用，如下這兩種情況在應用上絲毫不受這個細節的影響：強制類型轉換——b = (unsigned char) c，那么b的值一定是c的低字節；取地址——&c，則得到的一定是0x02，這都是C語言本身所決定的規則，不因單片機編譯器的不同而有所改變。

實際生活中要尋找一個人有兩種方式，一種方式是通過它的名字來找人，還有第二種方式就是通過它的住址來找人。在派出所的戶籍管理系統的信息輸入方框內，輸入小明的家庭住址，系統會自動指向小明的相關信息，輸入小剛的家庭住址，系統會自動指向小剛的相關信息。這個供輸入地址的方框，在戶籍管理系統叫做“地址輸入框”。

那么，在C語言中，要訪問一個變量，同樣有兩種方式：一種是通過變量名來訪問，另一種自然就是通過變量的地址來訪問了。在C語言中，地址就等同于指針，變量的地址就是變量的指針。要把地址送到上邊那個所謂的“地址輸入框”內，這個“地址輸入框”既可以輸入x的指針，又可以輸入y的指針，所以這個“地址輸入框”相當于一個特殊的變量——保存指針的變量，因此稱之為指針變量，簡稱為指針，通常說的指針是指指針變量。

地址輸入框輸入誰的地址，指向的就是這個人的信息，而給指針變量輸入哪個普通變量的地址，它自然就指向了這個變量的內容，通常的說法就是指針指向了該變量。

10.6.2 指針變量的聲明

在C語言中，變量的地址往往都是編譯系統自動分配的，對用戶來說是不知道某個變量的具體地址的。所以定義一個指針變量p，把普通變量a的地址直接送給指針變量p就是p = &a;這樣的寫法。

對于指針變量p的定義和初始化，一般有兩種方式，這兩種方式初學者很容易混淆，死記硬背完全記住是最好的辦法。

方法1：定義時直接進行初始化賦值。

unsigned char a;

unsigned char *p = &a;

方法2：定義后再進行賦值。

unsigned char a;

unsigned char *p;

p = &a;

這兩種寫法都是正確的。定義的指針變量前邊加了個*，這個*p就代表了這個p是個指針變量，不是個普通的變量，它是專門用來存放變量地址的。此外，定義*p的時候，用了unsigned char來定義，這里表示的是這個指針指向的變量類型是unsigned char型的。

指針變量比較好理解，但是為什么讀者還是學不好指針呢？在C語言中，有一些運算和定義是有區別的。重點強調兩個區別，只要把這兩個區別弄明白了，起碼指針變量這部分就不是問題了。這兩個重要區別也需要死記硬背記住。

第一個重要區別：指針變量p和普通變量a的區別。定義一個變量a，同時也可以給變量a賦值a = 1，也可以賦值a = 2。定義一個指針變量p，另外還定義了一個普通變量a=1，普通變量b=2，那么這個指針變量可以指向a的地址，也可以指向b的地址，可以寫成p = &a，也可以寫成p = &b，就是不能寫成p = 1或者p = 2或者p = a，這三種表達方式都是錯的。

因此這里不要看到定義*p的時候前邊有個unsigned char型，就錯誤的賦值p=1，這個只是說明p指向的變量是這個unsigned char類型的，而p本身，是指針變量，不可以給它賦值普通的值或者變量，后邊會直接把指針變量稱之為指針，要注意一下這個小細節。

第二個重要區別：定義指針變量*p和取值運算*p的區別。

“*”這個符號，在C語言有三個用法，第一個用法是乘法運算符號。

第二個用法，是定義指針變量的時候用的，比如unsigned char *p，這個地方使用“*”代表的意思是p是一個指針變量，而非普通的變量。

第三種用法，是取值運算，它和定義指針變量是完全兩碼事，比如：

unsigned char a = 1;

unsigned char b = 2;

unsigned char *p;

p = &a;

b = *p;

這樣運算完之后，b的值為1。在這段代碼中，&a表示取a這個變量的地址，把這個地址送給p，再用*p運算是取指針變量p指向的地址的變量的值，把這個值送給b，結果相當于b=a。同樣是*p，放在定義的位置就是定義指針變量，放在執行代碼中就是取值運算。

10.6.3指針的簡單示例

為了鞏固指針的用法，使用指針實現流水燈程序，從簡單程序開始了解指針。

這是一個使用指針實現流水燈的例子，純粹是為了講指針而寫這樣一段程序，程序中傳遞的是buf的地址，把這個地址直接傳遞給函數ShiftLeft的形參指針變量p，也就是p指向了buf。對比之前的函數調用有重大區別，如果是普通變量傳遞，只能單向的，也就是說，主函數傳遞給子函數的值，子函數只能使用卻不能改變。而現在傳遞的是指針，*p就是直接取了buf這個變量的值，并且將其進行了修改。

再次強調，只要是*p前邊帶了變量類型如unsigned char，就是表示定義了一個指針變量p，而執行代碼中的*p，是指p所指向的內容。

通過理論的學習和這樣一個例程對指針有一個初步的認識，至于它的靈活應用，需要在后邊的程序中慢慢去體會。

10.7 練習題

1、能夠理解UART串口通信的基本原理和通信過程。

2、學會通過配置寄存器，實現串口通信的基本操作過程。

3、了解字符和數據之間的轉換依據和方法。

4、完成通過串口控制流水燈流動和停止的程序。

5、理解指針的基本概念。