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單片機(jī)IO口模擬UART串口通信

作者: 時(shí)間:2016-12-26 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  為了讓大家充分理解  的原理,我們先把 P3.0 和 P3.1 當(dāng)做 IO 口來進(jìn)行模擬實(shí)際的過程,原理搞懂后,我們再使用寄存器配置實(shí)現(xiàn)過程。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201612/342069.htm

  對于  串口波特率,常用的值是 300、600、1200、2400、4800、9600、14400、19200、28800、38400、57600、115200 等速率。IO 口模擬  串行通信程序是一個(gè)簡單的演示程序,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,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)試助手的使用給大家說一下,如圖 11-6 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,波特率按我們程序設(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 11-6 串口調(diào)試助手示意圖

  串口調(diào)試助手的實(shí)質(zhì)就是利用電腦上的 UART 通信接口,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),所以我把后面的 IO 模擬串口通信程序進(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了,直接看 main 主函數(shù)。首先是對通信的波特率的設(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 T0 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),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,就是我們可以把想要的定時(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,不需要程序中再給 TL0 重新賦值了,配置方式很簡單,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 while (PIN_RXD),若沒有低電平則說明沒有數(shù)據(jù),一旦檢測到低電平,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,如果在數(shù)據(jù)位電平變化的時(shí)候去讀取,因?yàn)闀r(shí)序上的誤差以及信號穩(wěn)定性的問題很容易讀錯(cuò)數(shù)據(jù),所以我們希望在信號最穩(wěn)定的時(shí)候去讀數(shù)據(jù)。除了信號變化的那個(gè)沿的位置外,其它位置都很穩(wěn)定,那么我們現(xiàn)在就約定在信號中間位置去讀取電平狀態(tài),這樣能夠保證我們讀的一定是正確的。

  一旦讀到了起始信號,我們就把當(dāng)前狀態(tài)設(shè)定成接收狀態(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。以后每經(jīng)過 1/9600 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,我們再把這個(gè) RxdBuf 加 1,再通過 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),等待第二輪信號接收的開始。

  #include

  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(){

  EA = 1; //開總中斷

  ConfigUART(9600);

  while (1){ //配置波特率為 9600

  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

  }

  }

  /* 串口配置函數(shù),baud-通信波特率 */

  void ConfigUART(unsigned int baud){

  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

  }

  /* 啟動(dòng)串行接收 */

  void StartRXD(){

  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

  }

  /* 啟動(dòng)串行發(fā)送,dat-待發(fā)送字節(jié)數(shù)據(jù) */

  void StartTXD(unsigned char dat){

  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

  }

  /* T0 中斷服務(wù)函數(shù),處理串行發(fā)送和接收 */

  void InterruptTimer0() interrupt 1{

  static unsigned char cnt = 0; //位接收或發(fā)送計(jì)數(shù)

  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

  //接收腳為 1 時(shí),緩沖器最高位置 1,

  //而為 0 時(shí)不處理即仍保持移位后的 0

  if (PIN_RXD){

  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

  }

  }

  }

  }



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