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文檔簡(jiǎn)介

1、rs232串口通信一、rs232總線是什么?個(gè)人計(jì)算機(jī)上的通訊接 口之一,由 電子工業(yè)協(xié)會(huì)(electronic industries association , eia)所制定的異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口。通常 rs-232接口以9個(gè)引腳(db-9)或是25個(gè)引腳(db-25)的型態(tài)出 現(xiàn),一般個(gè)人計(jì)算機(jī)上會(huì)有兩組 rs-232接口,分別稱為com1和com2。rs-232-c 是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì) eia (electronic industry association )制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。 rs是英文 推薦標(biāo)準(zhǔn)” 的縮寫,232為標(biāo)識(shí)號(hào),c表示修改次數(shù)。rs-232-c總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有 25條

2、信號(hào)線,包括一個(gè)主通道和一個(gè)輔助通道。在多數(shù)情況下主要使用主通道,對(duì)于一般雙工通信,僅需幾條信 號(hào)線就可實(shí)現(xiàn),如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。rs-232-c 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為 50、75、100、150、300、 600、1200、2400、4800、9600、19200、38400 波特。rs-232-c標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,驅(qū)動(dòng)器允許有2500pf的電容負(fù)載,通信距 離將受此電容限制,例如,采用150pf/m的通信電纜時(shí),最大通信 距離為15m;若每米電纜的電容量減小,通信距離可以增加。傳輸距 離短的另一原因是rs-232屬單端信號(hào)傳送,存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問題,因此一般用于

3、20m以內(nèi)的通信。rs232 (9針)接口電氣特性eia-rs-232c對(duì)電氣特性、邏輯電平和各種信號(hào)線功能都作了規(guī)在txd和rxd上:邏輯 1(mark尸-3v -15v邏輯 0(space)=+3 +15v在rts、cts、 dsr、 dtr和dcd等控制線上:信號(hào)有效(接通,on狀態(tài),正電壓)=+3v+15v信號(hào)無效(斷開,off狀態(tài),負(fù)電壓)=-3v-15v以上規(guī)定說明了 rs-232c標(biāo)準(zhǔn)對(duì)邏輯電平的定義。對(duì)于數(shù)據(jù)(信 息碼):邏輯1”(傳號(hào))的電平低于-3v,邏輯0(空號(hào))的電平高 于+3v:對(duì)于控制信號(hào);接通狀態(tài)(on)即信號(hào)有效的電平高于+3v, 斷開狀態(tài)(off)即信號(hào)無效的

4、電平低于-3v,也就是當(dāng)傳輸電平的 絕對(duì)值大于3v時(shí),電路可以有效地檢查出來,介于-3+3v之間的 電壓無意義,低于-15v或高于+15v的電壓也認(rèn)為無意義,因此,實(shí) 際工作時(shí),應(yīng)保證電平在 土(315) v之間。eia rs-232c 與ttl轉(zhuǎn)換:eia rs-232c 是用正負(fù)電壓來表示 邏輯狀態(tài),與ttl以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。因此,為 了能夠同計(jì)算機(jī)接口或終端的 ttl器件連接,必須在eia rs-232c 與ttl電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換。實(shí)現(xiàn)這種變換的方法 可用分立元件,也可用集成電路芯片。目前較為廣泛地使用集成電路 轉(zhuǎn)換器件,如mc1488、sn75150芯片

5、可完成ttl電平到日a電平 的轉(zhuǎn)換,而mc1489、sn75154可實(shí)現(xiàn) 日a電平到ttl電平的轉(zhuǎn)換。max232芯片可完成ttleia雙向電平轉(zhuǎn)換。缺點(diǎn):(1)接口的信號(hào)電平值較高,易損壞接口電路的芯片,又因?yàn)榕cttl電平不兼容故需使用電平轉(zhuǎn)換電路方能與 ttl電路連接。(2)傳輸速率較低,在異步傳輸時(shí),波特率為 20kbps;因此在 cpld開發(fā)板中,綜合程序波特率只能采用19200,也是這個(gè)原因。(3)接口使用一根信號(hào)線和一根信號(hào)返回線而構(gòu)成共地的傳輸形 式,這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾,所以抗噪聲干擾性弱。(4)傳輸距離有限,最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為50英尺,實(shí)際上也只 能用在15米左右。

6、:、通信的分類:通信的含義是什么?通信,指人與人或人與自然之間通過某種行為或媒介進(jìn)行的信息交流 與傳遞,從廣義上指需要信息的雙方或多方在不違背各自意愿的情況 下無論采用何種方法,使用何種媒質(zhì),將信息從某方準(zhǔn)確安全傳送到 另方。1 .按傳輸媒質(zhì)分類有線通信:是指?jìng)鬏斆劫|(zhì)為導(dǎo)線、電纜、光纜、波導(dǎo)、納米材料 等形式的通信,其特點(diǎn)是媒質(zhì)能看得見,摸得著 (明線通信、電纜通 信、光纜通信、光纖光纜通信)無線通信:是指?jìng)鬏斆劫|(zhì)看不見、摸不著 (如電磁波)的一種通信 形式(微波通信、短波通信、 移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、 散射通信)2 .按信道中傳輸?shù)男盘?hào)分類模擬信號(hào):凡信號(hào)的某一參量(如連續(xù)波的振幅、頻率、相位

7、,b 沖波的振幅、寬度、位置等)可以取無限多個(gè)數(shù)值,且直接與消息相 對(duì)應(yīng)的,模擬信號(hào)有時(shí)也稱連續(xù)信號(hào)。這個(gè)連續(xù)是指信號(hào)的某一參量可以連續(xù)變化。數(shù)字信號(hào):凡信號(hào)的某一參量只能取有限個(gè)數(shù)值,并且常常不直 接與消息相對(duì)應(yīng)的,也稱離散信號(hào)。3 .按工作頻段分類長(zhǎng)波通信中波通信。短波通信。微波通信。4 .按調(diào)制方式分類基帶傳輸:是指信號(hào)沒有經(jīng)過調(diào)制而直接送到信道中去傳輸?shù)耐ㄐ欧绞筋l帶傳輸:是指信號(hào)經(jīng)過調(diào)制后再送到信道中傳輸,接收端有相應(yīng)解調(diào)措施的通信方式5 .按按通信雙方的分工及數(shù)據(jù)傳輸方向分類對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之間的通信,按消息傳送的方向,通信方式可分為單 工通信、半雙工通信及全雙工通信三種。所謂單工通信,是

8、指消息只能單方向進(jìn)行傳輸?shù)囊环N通信工作方 式。單工通信的例子很多,如廣播、遙控、無線尋呼等。這里,信號(hào) (消息)只從廣播發(fā)射臺(tái)、遙控器和無線尋呼中心分別傳到收音機(jī)、 遙控對(duì)象和bp機(jī)上。所謂半雙工通信方式,是指通信雙方都能收發(fā)消息,但不能同時(shí) 進(jìn)行收和發(fā)的工作方式。對(duì)講機(jī)、收發(fā)報(bào)機(jī)等都是這種通信方式。所 謂全雙工通信,是指通信雙方可同時(shí)進(jìn)行雙向傳輸消息的工作方式。在這種方式下,雙方都可同時(shí)進(jìn)行收發(fā)消息。很明顯,全雙工通信的 信道必須是雙向信道。生活中全雙工通信的例子非常多,如普通電話、 手機(jī)等。6:、串行傳輸與并行傳輸串行傳輸:串行傳輸是指數(shù)據(jù)的二進(jìn)制代碼在一條物理信道上以 位為單位按時(shí)間順序

9、逐位傳輸?shù)姆绞健4袀鬏敃r(shí),發(fā)送端逐位發(fā)送, 接收端逐位接受,同時(shí),還要對(duì)所接受的字符進(jìn)行確認(rèn),所以收發(fā)雙 方要采取同步措施。串行傳輸相對(duì)并行傳輸而言,傳輸速度慢,但只需一條物理信道, 線路投資小,易于實(shí)現(xiàn),特別適合遠(yuǎn)距離傳輸。串行傳輸是目前數(shù)據(jù) 傳輸?shù)闹饕绞?。?shù)據(jù)的傳輸在一條信號(hào)線路上按位進(jìn)行的傳輸方式。并行傳輸:并行傳輸是在傳輸中有多個(gè)數(shù)據(jù)位同時(shí)在設(shè)備之間進(jìn)行的傳輸.一個(gè)編了碼的字符通常是由若干位二進(jìn)制數(shù)表示,如用ascii碼編碼的符號(hào)是由8位二進(jìn)制數(shù)表示的,則并行傳輸ascii編碼 符號(hào)就需要8個(gè)傳輸信道,使表示一個(gè)符號(hào)的所有數(shù)據(jù)位能同時(shí)沿著 各自的信道并排的傳輸.并行傳輸時(shí),一次可以

10、傳一個(gè)字符,收發(fā)雙 方不存在同步的問題。而且速度快、控制方式簡(jiǎn)單。但是,并行傳輸 需要多個(gè)物理通道。所以并行傳輸只適合于短距離、 要求傳輸速度快 的場(chǎng)合使用。三、串行通信的有關(guān)問題:同步通信同步通信是一種連續(xù)串行傳送數(shù)據(jù)的通信方式,一次通信只傳送 一幀信息。這里的信息幀與異步通信中的字符幀不同,通常含有若干 個(gè)數(shù)據(jù)字符。它們均由同步字符、數(shù)據(jù)字符和校驗(yàn)字符(crc)組成。其中同 步字符位于幀開頭,用于確認(rèn)數(shù)據(jù)字符的開始。數(shù)據(jù)字符在同步字符 之后,個(gè)數(shù)沒有限制,由所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊長(zhǎng)度來決定;校驗(yàn)字符有 1到2個(gè),用于接收端對(duì)接收到的字符序列進(jìn)行正確性的校驗(yàn)。同步通信的缺點(diǎn)是要求發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘

11、保持嚴(yán)格的同步。異步通信異步通信中,在異步通信中有兩個(gè)比較重要的指標(biāo):字符幀格式 和波特率。數(shù)據(jù)通常以字符或者字節(jié)為單位組成字符幀傳送。 字符幀 由發(fā)送端逐幀發(fā)送,通過傳輸線被接收設(shè)備逐幀接收。發(fā)送端和接收 端可以由各自的時(shí)鐘來控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收, 這兩個(gè)時(shí)鐘源彼此獨(dú) 立、互不同步。接收端檢測(cè)到傳輸線上發(fā)送過來的低電壬邏輯 0(即字符幀起始 位)時(shí),確定發(fā)送端已開始發(fā)送數(shù)據(jù),每當(dāng)接收端收到字符幀中的停 止位時(shí),就知道一幀字符已經(jīng)發(fā)送完畢。數(shù)據(jù)傳輸率數(shù)據(jù)傳輸率是指單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘?,可用比特率和波特?來表示。比特率:比特率是指每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù),用 bps (bit/s)表 示。波特率

12、:波特率是指每秒傳輸?shù)姆?hào)數(shù),若每個(gè)符號(hào)所含的信 息量為1比特,則波特率等于比特率。在計(jì)算機(jī)中,一個(gè)符號(hào)的含義 為高低電平,它們分別代表邏輯 1”和邏輯0”,所以每個(gè)符號(hào)所含的 信息量剛好為1比特,因此在計(jì)算機(jī)通信中,常將比特率稱為波特率, 即:1波特(b) = 1比特(bit) = 1位/秒(1bps)例如:電傳打字機(jī)最 快傳輸率為每秒10個(gè)字符/秒,每個(gè)字符包含11個(gè)二進(jìn)制位,則數(shù)據(jù)傳 輸至為:11位/字符x10個(gè)字符/秒=110位/秒=110波特(baud)計(jì)算機(jī) 中常用的波特率是:110、300、600、1200、2400、4800、9600、 19200、28800、33600,目前

13、最高可達(dá) 56kbps.位時(shí)間td位時(shí)間是指?jìng)魉鸵粋€(gè)二進(jìn)制位所需時(shí)間,用 td表示。td = 1/返 特率=1/b例如:b=110波特/秒, 則 td = 1/110 =0.0091ms發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘在串行通信中,二進(jìn)制數(shù)據(jù)以數(shù)字信號(hào)的信號(hào)形式出現(xiàn),不論是發(fā)送還是接收,都必須有時(shí)鐘信號(hào)對(duì)傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行定位。在 ttl標(biāo) 準(zhǔn)表示的二進(jìn)制數(shù)中,傳輸線上高電平表示二進(jìn)制 1,低電平表示二 進(jìn)制0,且每一位持續(xù)時(shí)間是固定的,由發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘的頻率 決定。發(fā)送時(shí)鐘發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),先將要發(fā)送的數(shù)據(jù)送入移位寄存器,然后在發(fā)送時(shí) 鐘的控制下,將該并行數(shù)據(jù)逐位移位輸出。通常是在發(fā)送時(shí)鐘的下降 沿將移位寄存器

14、中的數(shù)據(jù)串行輸出,每個(gè)數(shù)據(jù)位的時(shí)間間隔由發(fā)送時(shí) 鐘的周期來劃分。接收時(shí)鐘在接收串行數(shù)據(jù)時(shí),接收時(shí)鐘的上升沿對(duì)接收數(shù)據(jù)采樣,進(jìn)行數(shù) 據(jù)位檢測(cè),并將其移入接收器的移位寄存器中, 最后組成并行數(shù)據(jù)輸 出。波特率因子接收時(shí)鐘和發(fā)送時(shí)鐘與波特率有如下關(guān)系:f = n xb這里f是發(fā)送時(shí)鐘或接收時(shí)鐘的頻率;b是數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ芈?n稱為波提 生因子。設(shè)發(fā)送或接收時(shí)鐘的周期為 tc,頻率為f的位傳輸時(shí)間為 td,貝u: tc = 1/f, td = 1/b 得到:tc = td /n在實(shí)際串行通信中, 波特率因子可以設(shè)定。在異步傳送時(shí),n = 1 , 16, 64,實(shí)際常采用n = 16 ,即發(fā)送或接收時(shí)鐘的

15、頻率要比數(shù)據(jù)住送的波特率高n倍。在 同步通信時(shí),波特率因子n必須等于1。四、異步通信協(xié)議:1、串行異步通信時(shí)的數(shù)據(jù)格式異步方式通信 async (asynchronous data communication ), 又稱起止式異步通信,是計(jì)算機(jī)通信中最常用的數(shù)據(jù)信息傳輸方式。 它是以字符為單位進(jìn)行傳輸?shù)模址g沒有固定的時(shí)間間隔要求, 而每個(gè)字符中的各位則以固定的時(shí)間傳送。收、發(fā)雙方取得同步的方法是采用在字符格式中設(shè)置起始位和停止位。在一個(gè)有效字符正式發(fā) 送前,發(fā)送器先發(fā)送一個(gè)起始位,然后發(fā)送有效字符位,在字符結(jié)束 時(shí)再發(fā)送一個(gè)停止位,起始位至停止位構(gòu)成一幀。串行異步傳輸時(shí)的數(shù)據(jù)格式: 起始

16、位:起始位必須是持續(xù)一個(gè)比特時(shí)間的邏輯0”電平,標(biāo)志傳送一個(gè)字符的開始。數(shù)據(jù)位:數(shù)據(jù)位為5-8位,它緊跟在起始位之后,是被傳送字 符的有效數(shù)據(jù)位。傳送時(shí)先傳送字符的低位,后傳送字符的高位。數(shù)_ 據(jù)位究竟是幾位,可由硬件或軟件來設(shè)定。 奇偶位:奇偶校驗(yàn)位僅占一位,用于進(jìn)行奇校驗(yàn)或偶校驗(yàn),也 可以不設(shè)奇偶位。停止位:停止位為1位、1.5位或2位,可有軟件設(shè)定。它一定是邏輯1”電平,標(biāo)志著傳送一個(gè)字符的結(jié)束。 空閑位:空閑位表示線路處于空閑狀態(tài),此時(shí)線路上為邏輯1” 電平??臻e位可以沒有,此時(shí)異步傳送的效率為最高。2、串行異步通信時(shí)的數(shù)據(jù)接收串行異步通信時(shí),接收方不斷地檢測(cè)或監(jiān)視串行輸入線上的電平

17、變化,當(dāng)檢測(cè)到有效起始位出現(xiàn)時(shí),便知道接著是有效字符位的到來, 并開始接收有效字符,當(dāng)檢測(cè)到停止位時(shí),就知道傳輸?shù)淖址Y(jié)束了。 經(jīng)過一段隨機(jī)時(shí)間間隔之后,又進(jìn)行下一個(gè)字符的傳送過程。通常接收端的采樣時(shí)鐘周期要比傳輸字符的位周期短, 常用的采樣時(shí)鐘頻 莖為位頻率的16倍,采取這種措施是為了提高抗干擾能力,參看圖8.19所示。從圖中可知,傳輸字符的位周期 td等于采樣時(shí)鐘周期tc 的16倍。接收器的采樣時(shí)鐘的每個(gè)上升沿對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣,檢驗(yàn)接收數(shù)據(jù)線上的低電平是否保持8或9個(gè)連續(xù)的時(shí)鐘周期,以確定傳輸 線上的低電平是否是真的起始位。這樣就可以避免噪聲干擾引起的誤 操作,從而刪除假的起始位。相當(dāng)精

18、確地確定起始位的中間點(diǎn),從而 提供一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn),從這個(gè)基準(zhǔn)開始,每隔 16個(gè)tc對(duì)其余數(shù)據(jù)位采 樣,以確保傳輸數(shù)據(jù)的正確性。異步通信的特點(diǎn): 起上式異步通信協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)對(duì)收發(fā)雙方的時(shí)鐘同步要求不 高,即使收、發(fā)雙方的時(shí)鐘頻率存在一定偏差.只要不使接收器在一個(gè)字符的起始位之后的采樣出現(xiàn)錯(cuò)位現(xiàn)象,則數(shù)據(jù)傳輸仍可正常進(jìn) 行。因此,異步通信的發(fā)送器和接收器可以不用共同的時(shí)鐘,通信的 雙方可以各自使用自己的本地時(shí)鐘。 實(shí)際應(yīng)用中,串行異步通信的數(shù)據(jù)格式,包括數(shù)據(jù)位的位數(shù)、 校驗(yàn)位的設(shè)置以及停止位的位數(shù)都可以根據(jù)實(shí)際需要,通過可編程用_行接口電路,用軟件命令的方式進(jìn)行設(shè)置。在不同傳輸系統(tǒng)中,這些 通信格式

19、的設(shè)定完全可以不同;但在同一個(gè)傳輸系統(tǒng)的發(fā)送方和接收 方的設(shè)定必須一致,否則將會(huì)由于收、發(fā)雙方約定的不一致而造成數(shù) 據(jù)傳輸?shù)腻e(cuò)誤與混亂。串行異步通信中,為發(fā)送一個(gè)字符需要一些附加的信息位,如 起始位、校驗(yàn)位和停止位等。這些附加信息位不是有效信息本身,它 們被稱為額外開銷或通信開銷,這種額外開銷使通信效率降低。例如 一個(gè)字符由7位組成,加上一位起始位、一位校驗(yàn)位和一位停止位,發(fā)送一個(gè)字符必須發(fā)送10位,而其中只有7位是有效的,其余3位不 是有效的,使通信能力的30%成了額外開銷。所以異步通信適用于傳 送數(shù)據(jù)量較少或傳輸要求不高的場(chǎng)合。對(duì)于快速、大量信息的傳輸, 一般采用通信效率較高的同步通信方式

20、。串行異步通信依靠對(duì)每個(gè)字符設(shè)置起始位和停止位的方法,使 通信雙方達(dá)到同步。五、rs232的實(shí)物圖,引腳名稱連接方式:rs232端口引腳定義(db 9)pin no.1 dcd載波檢測(cè)2 rxd接收數(shù)據(jù)3 txd發(fā)送數(shù)據(jù)4 dtr數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好5 sg信號(hào)地6 dsr數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好7 rts請(qǐng)求發(fā)送8 cts允許發(fā)送9 ri振鈴提示designation descriptioninput/。input 1 dcddata carrier detectinput 2 rxdreceive datai叩ut 3 txdtransmit dataoutput 4 dtrdata terminal rea

21、dy output 5gndground - 6 dsrdata set readyinput 7 rtsrequest to sendoutput 8 ctsclear to sendinput 9 riincoming callinput4 fi.煙f (孔55647887ttl電平與 rs232電平的轉(zhuǎn)換電路圖:vcc六:?jiǎn)纹瑱C(jī)與pc機(jī)的通信:我的設(shè)計(jì)是采用stc89c5彈片機(jī)作為下位機(jī),pc機(jī)作為上位機(jī)。二者通過rs-232串行口接受或上傳數(shù)據(jù)。我們要實(shí)現(xiàn)串口通信是通過pc機(jī)發(fā)出信號(hào),然后經(jīng)過數(shù)碼管顯示。在本設(shè)計(jì)中,選用鍵盤輸入數(shù)據(jù),共采用四個(gè)鍵盤和四個(gè)八段led數(shù)碼管顯示。四個(gè)鍵盤分

22、別用來顯示、選位按鍵、加一按鍵和減一按鍵,而四個(gè)八段led數(shù)碼管分別顯示個(gè)、十、百、千位。在顯示方面采用動(dòng)態(tài)顯示。調(diào)試方面是通過串口調(diào)試助手完成數(shù)據(jù)的發(fā)送和查看 led數(shù)碼管的顯示出的數(shù)字是否與輸入一致11r e t6vela 4p hp0 7r 8lf 6ar tzlt5r4r3r2rhorn. qi-lia nxt nxkpd _jkd7aoda c de bgf a vmrd8 oo / r-6 co3 lp4 4a3 cp2 cn1 aisd6cv2r ezr sxf4,p 3xf 2p1vpxtvapgrp smp 4mp 3mp tap rq_ norrw咽tfkkk9x 1x t

23、 t/ ntn iin 7r op uhl op op ddp hp附錄二串口通信源程序#include #include #define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit ls138a = p2a2;sbit ls138b = p2a3;sbit ls138c = p2a4;sbit k1=pw4;sbit k2=pw5;sbit k3=pw6;sbit k4=pw7;char a4,m;void delay(uchar xms) uchar i,j;for(i=xms;i0;i-)for(j=110;j0;j-);code u

24、chartab=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x08,0x80,0x00;/0-9,-, 全滅void display(uchar num,uchar dat) /數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示p0=tabdat;switch(num)case 0:ls138a=0; ls138b=0; ls138c=0; break;break;case1:ls138a=1;ls138b=0;ls138c=0;case 2:ls138a=0; ls138b=1; ls138c=0; break;case 3:ls138a=1; ls138b=1; ls

25、138c=0; break;case 4:ls138a=0; ls138b=0; ls138c=1; break;case 5:ls138a=1; ls138b=0; ls138c=1; break;case 6:ls138a=0; ls138b=1; ls138c=1; break;case 7:ls138a=1; ls138b=1; ls138c=1; break; delay(5);void uart_init(void)scon = 0x50;用口工作方式為1 ,用行允許接收/sm0=0;/sm1=1;ren=1;tmod = 0x20; /定時(shí)器1工作在方式2pcon = 0x80; /smod = 1; 波特率加倍th1 = 0xf3; / 波特率 480

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