IO口模擬UART串口通信
為了讓大家充分理解UART串口通信的原理，我們先用P3.0和P3.1這兩個(gè)當(dāng)做IO口來(lái)進(jìn)行模擬實(shí)際串口通信的過(guò)程，原理搞懂后，我們?cè)偈褂眉拇嫫髋渲脤?shí)現(xiàn)串口通信過(guò)程。
對(duì)于UART串口波特率，常用的值是300、600、1200、2400、4800、9600、14400、19200、28800、38400、57600、115200、128000、256000等速率。IO口模擬UART串行通信程序是一個(gè)簡(jiǎn)單的演示程序，我們使用串口調(diào)試助手下發(fā)一個(gè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)加1后，再自動(dòng)返回。串口調(diào)試助手，在我們進(jìn)行全板子測(cè)試視頻的時(shí)候，大家已經(jīng)見過(guò)，這里我們直接使用STC-ISP軟件自帶的串口調(diào)試助手，先把串口調(diào)試助手使用給大家說(shuō)一下，如圖1所示。第一步要選擇串口助手菜單，第二步選擇十六進(jìn)制顯示，第三步選擇十六進(jìn)制發(fā)送，第四步選擇COM口，這個(gè)COM口要和自己電腦設(shè)備管理器里的那個(gè)COM口一致，波特率是我們程序設(shè)定好的選擇，我們程序中讓一個(gè)數(shù)據(jù)位持續(xù)時(shí)間是1/9600秒，那這個(gè)地方選擇波特率就是選9600，校驗(yàn)位選N，數(shù)據(jù)位8，停止位1。
圖1 串口調(diào)試助手示意圖
串口調(diào)試助手的實(shí)質(zhì)就是我們利用電腦上的UART通信接口，通過(guò)這個(gè)UART接口發(fā)送數(shù)據(jù)給我們的單片機(jī)，也可以把我們的單片機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)接收到這個(gè)調(diào)試助手界面上。
因?yàn)槌醮谓佑|通信方面的技術(shù)，所以我對(duì)這個(gè)程序進(jìn)行一下解釋，大家可以邊看我的解釋邊看程序，把底層原理先徹底弄懂。
變量定義部分就不用說(shuō)了，直接看main主函數(shù)。首先是對(duì)通信的波特率的設(shè)定，在這里我們配置的波特率是9600，那么串口調(diào)試助手也得是9600。配置波特率的時(shí)候，我們用的是定時(shí)器0的模式2。模式2中，不再是TH0代表高8位，TL0代表低8位了，而只有TL0在進(jìn)行計(jì)數(shù)了。當(dāng)TL0溢出后，不僅僅會(huì)讓TF0變1，而且還會(huì)將TH0中的內(nèi)容重新自動(dòng)裝到TL0中。這樣有一個(gè)好處，我們可以把我們想要的定時(shí)器初值提前存在TH0中，當(dāng)TL0溢出后，TH0自動(dòng)把初值就重新送入TL0了，全自動(dòng)的，不需要程序上再給TL0重新賦值了，配置方式很簡(jiǎn)單，大家可以自己看下程序并且計(jì)算一下初值。
波特率設(shè)置好以后，打開中斷，然后等待接收串口調(diào)試助手下發(fā)的數(shù)據(jù)。接收數(shù)據(jù)的時(shí)候，首先要進(jìn)行低電平檢測(cè) while (PIN_RXD)，若沒(méi)有低電平則說(shuō)明沒(méi)有數(shù)據(jù)，一旦檢測(cè)到低電平，就進(jìn)入啟動(dòng)接收函數(shù)StartRXD()。接收函數(shù)最開始啟動(dòng)半個(gè)波特率周期，初學(xué)可能這里不是很明白。大家回頭看一下我們的圖11-2里邊的串口數(shù)據(jù)示意圖，信號(hào)在數(shù)據(jù)位電平變化的時(shí)候去讀，因?yàn)闀r(shí)序上的誤差以及信號(hào)穩(wěn)定性的問(wèn)題很容易讀錯(cuò)數(shù)據(jù)，所以我們希望在信號(hào)最穩(wěn)定的時(shí)候去讀數(shù)據(jù)。除了信號(hào)變化的那個(gè)沿的位置外，其他位置都很穩(wěn)定，那么我們現(xiàn)在就約定在信號(hào)中間位置去讀取電平狀態(tài)，這樣能夠保證我們信號(hào)讀的是對(duì)的。
一旦讀到了起始信號(hào)，我們就把當(dāng)前狀態(tài)設(shè)定成接受狀態(tài)，并且打開定時(shí)器中斷，第一次是半個(gè)周期進(jìn)入中斷后，對(duì)起始位進(jìn)行二次判斷一下，確認(rèn)一下起始位是低電平，而不是一個(gè)干擾信號(hào)。以后每經(jīng)過(guò)9600分之一秒進(jìn)入一次中斷，并且把這個(gè)引腳的狀態(tài)讀到RxdBuf里邊。等待接收完畢之后，我們?cè)侔堰@個(gè)RxdBuf加1，再通過(guò)TXD引腳發(fā)送出去，同樣需要先發(fā)一位起始位，然后發(fā)8個(gè)數(shù)據(jù)位，再發(fā)結(jié)束位，發(fā)送完畢后，程序運(yùn)行到while (PIN_RXD)，等待第二輪信號(hào)接收的開始。
#include <reg52.h>
sbit PIN_RXD = P3^0; //接收引腳定義
sbit PIN_TXD = P3^1; //發(fā)送引腳定義
bit RxdOrTxd = 0; //指示當(dāng)前狀態(tài)為接收還是發(fā)送
bit RxdEnd = 0; //接收結(jié)束標(biāo)志
bit TxdEnd = 0; //發(fā)送結(jié)束標(biāo)志
unsigned char RxdBuf = 0; //接收緩沖器
unsigned char TxdBuf = 0; //發(fā)送緩沖器
void ConfigUART(unsigned int baud);
void StartTXD(unsigned char dat);
void StartRXD();
void main ()
{
ConfigUART(9600); //配置波特率為9600
EA = 1; //開總中斷
while(1)
{
while (PIN_RXD); //等待接收引腳出現(xiàn)低電平，即起始位
StartRXD(); //啟動(dòng)接收
while (!RxdEnd); //等待接收完成
StartTXD(RxdBuf+1); //接收到的數(shù)據(jù)+1后，發(fā)送回去
while (!TxdEnd); //等待發(fā)送完成
}
}
void ConfigUART(unsigned int baud) //串口配置函數(shù)，baud為波特率
{
TMOD &= 0xF0; //清零T0的控制位
TMOD |= 0x02; //配置T0為模式2
TH0 = 256 - (11059200/12) / baud; //計(jì)算T0重載值
}
void StartRXD() //啟動(dòng)串行接收
{
TL0 = 256 - ((256-TH0) >> 1); //接收啟動(dòng)時(shí)的T0定時(shí)為半個(gè)波特率周期
ET0 = 1; //使能T0中斷
TR0 = 1; //啟動(dòng)T0
RxdEnd = 0; //清零接收結(jié)束標(biāo)志
RxdOrTxd = 0; //設(shè)置當(dāng)前狀態(tài)為接收
}
void StartTXD(unsigned char dat) //啟動(dòng)串行發(fā)送，dat為待發(fā)送字節(jié)數(shù)據(jù)
{
TxdBuf = dat; //待發(fā)送數(shù)據(jù)保存到發(fā)送緩沖器
TL0 = TH0; //T0計(jì)數(shù)初值為重載值
ET0 = 1; //使能T0中斷
TR0 = 1; //啟動(dòng)T0
PIN_TXD = 0; //發(fā)送起始位
TxdEnd = 0; //清零發(fā)送結(jié)束標(biāo)志
RxdOrTxd = 1; //設(shè)置當(dāng)前狀態(tài)為發(fā)送
}
void InterruptTimer0() interrupt 1 //T0中斷服務(wù)函數(shù)，處理串行發(fā)送和接收
{
static unsigned char cnt = 0; //bit計(jì)數(shù)器，記錄當(dāng)前正在處理的位
if (RxdOrTxd) //串行發(fā)送處理
{
cnt++;
if (cnt <= 8) //低位在先依次發(fā)送8bit數(shù)據(jù)位
{
PIN_TXD = TxdBuf & 0x01;
TxdBuf >>= 1;
}
else if (cnt == 9) //發(fā)送停止位
{
PIN_TXD = 1;
}
else //發(fā)送結(jié)束
{
cnt = 0; //復(fù)位bit計(jì)數(shù)器
TR0 = 0; //關(guān)閉T0
TxdEnd = 1; //置發(fā)送結(jié)束標(biāo)志
}
}
else //串行接收處理
{
if (cnt == 0) //處理起始位
{
if (!PIN_RXD) //起始位為0時(shí)，清零接收緩沖器，準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)位
{
RxdBuf = 0;
cnt++;
}
else //起始位不為0時(shí)，中止接收
{
TR0 = 0; //關(guān)閉T0
}
}
else if (cnt <= 8) //處理8位數(shù)據(jù)位
{
RxdBuf >>= 1; //低位在先，所以將之前接收的位向右移
if (PIN_RXD) //接收腳為1時(shí)，緩沖器最高位置1；為0時(shí)不處理即仍保持移位后的0
{
RxdBuf |= 0x80;
}
cnt++;
}
else //停止位處理
{
cnt = 0; //復(fù)位bit計(jì)數(shù)器
TR0 = 0; //關(guān)閉T0
if (PIN_RXD) //停止位為1時(shí)，方能認(rèn)為數(shù)據(jù)有效
{
RxdEnd = 1; //置接收結(jié)束標(biāo)志
}
}
}
}
同學(xué)們通過(guò)學(xué)習(xí)我們的程序，也慢慢感受到了，程序的延時(shí)部分已經(jīng)不再使用簡(jiǎn)單的delay來(lái)完成了，我們要通過(guò)我們的程序編寫積累，慢慢提高自己靈活運(yùn)用定時(shí)器的能力。一個(gè)小小的定時(shí)器，可以幫我們完成很多很多工作。
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2018-05-08
