利用純軟件實現(xiàn)單片機遠程通信的設計

　　軟件串行口接收和發(fā)關的工作原理和過程如下：單片機復位后，執(zhí)行初始化程序時，定義P1口為位控方式，其中P1.0和P1.1定義為輸入，P1.2和P1.3定義為輸出。P1.2初始化為"1",P1.3初始化為"0",這樣發(fā)送信號處于停止位（差分電平"1"）。定義INT0為負沿觸發(fā)。允許中斷且定義成高優(yōu)先級，然后開中斷，兩機進入隨時可開始串行通信的等待狀態(tài)。A、B不通信時，兩機的收發(fā)均為"1",一旦某機（假設為A）需要與對方通信，A機以約定的波特率（假定為9600bps），通過P1.2和P1.3發(fā)送。發(fā)關和接收一個字節(jié)的過程如下：

　　A機發(fā)送端首先發(fā)送起始位（"0"電平），B機INT0引腳產(chǎn)生下跳沿后，產(chǎn)生中斷申請。B機CPU響應此中斷后，執(zhí)行INT0中斷服務子程序。在中斷服務子程序開始，用位輸入指令讀入P3.6狀態(tài)，如果是"1"電平，則表明此次中斷是受干擾所致，因而取消此次接收過程，中斷返回；如果P3.6狀態(tài)讀入電產(chǎn)是"0",則表明本次中斷確系A機發(fā)送超始位所引起，經(jīng)精確延時，在A機發(fā)送各數(shù)據(jù)位中間處進行采樣，獲得各數(shù)據(jù)位的狀態(tài)，最后生成一個字節(jié)，送有關單元之后中斷返回。雖然送往INT0的信號為TTL電平，但是由于它的傳輸速率非常之低，加上軟件抗干擾措施，所以仍然可以有效地傳輸1200米。

　　軟件串行通信的編程

　　在通信領域內(nèi)，有兩種數(shù)據(jù)通信方式：并行通信和串行通信。隨著計算機網(wǎng)絡化和微機分級分布式應用系統(tǒng)的發(fā)展，通信的功能越來越重要。通信是指計算機與外界的信息傳輸，既包括計算機與計算機之間的傳輸，也包括計算機與外部設備，如終端、打印機和磁盤等設備之間的傳輸。串行通信是指 使用一條數(shù)據(jù)線，將數(shù)據(jù)一位一位地依次傳輸，每一位數(shù)據(jù)占據(jù)一個固定的時間長度。其只需要少數(shù)幾條線就可以在系統(tǒng)間交換信息，特別使用于計算機與計算機、計算機與外設之間的遠距離通信。串行通信是指計算機主機與外設之間以及主機系統(tǒng)與主機系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的串行傳送。使用串口通信時，發(fā)送和接收到的每一個字符實際上都是一次一位的傳送的，每一位為1或者為0.

　　我們針對性地采取以下措施：用定義成高級中斷的外中斷引腳下接收線相連，來及時捕捉起始位信息，并在確定采樣時刻的計算中扣除中斷響應滯后的延時時間；精心設計、編寫程序，逐條計算指令實際執(zhí)行時間，排除其他中斷干擾（關中斷），從而保證在每個數(shù)據(jù)位中間處進行采樣；每位重復采樣多次，確定各數(shù)據(jù)位的狀態(tài)，從而可大大減少遠程通信常見的瞬態(tài)干擾（其特點是幅度大、作用時間短、隨機性強）對通信的不良影響。綜合采用上述技術措施以中斷方式工作的接收（1幀）的中斷服務源程序見程序清單）：

　　以上指令共46個機器周期（T），加上中斷響應平均延時5個機器周期，所以程序執(zhí)行到此，即A機發(fā)送起始位（開始變低）到此已經(jīng)歷51T.由于MCS-51指令的1個機器周期（T）相當于12個時鐘周期，所以當用12MHz的晶振時，1個機器周期（1T）相當于是1μs.51T相當于51μs.

　　從A機發(fā)出超始位到此共延時51T+4T+88T=143T,相當于143μs.

　　傳輸率為9600bps時，每位費時104μs（即1s/9600）。從起始位開始到D0位中間1.5位，費時1.5×104μs=156μs.下面程序在156μs及其前后各11μs處對D0位進行共3次采樣，記錄D0采樣結果為0次數(shù)。如果3次采樣結果為0的次數(shù)小于等于1,則判斷D0=1.如果3次采樣結果為0的次數(shù)大于等于2,則判斷D0=0.這樣極大地增強了串行通信的可靠性。然后再經(jīng)過延時后對其他各位數(shù)據(jù)進行同樣的三次采樣，直到D0~D7共8位數(shù)據(jù)全部采樣結束。

　　以上程序執(zhí)行用去40T,加上前面的143T,共花去183μs.每次返回NEXT3循環(huán)一次，讀入一位數(shù)據(jù)。在程序輸入NEXT3前，給R0賦值02H,就能保證以后各位數(shù)據(jù)位3次采樣的準確時刻。此中斷服務子程序段不僅能實現(xiàn)在每位數(shù)據(jù)采樣，而且還在中間時刻前后11μs各采樣1次。以3次數(shù)據(jù)的多數(shù)結果確定該位的值，可大大降低因干擾出錯的概率，因此在干擾嚴重的遠程通信中有很強的適應性。

　　結語

　　本文介紹的GMS97C2051單片機遠程通信的純軟件方法和程序也適合于ATMEL公司的AT89C2051單片機，對其他單片機的遠程通信也具有一定的參考價值。文中提供的軟件接口方法和源程序經(jīng)實際應用表明，該方法可延長通信距離至1200米（9600bps時）。本方法的不足之處在于軟件編程要求比較高，如果要實現(xiàn)即軟件編程簡單、又通用性好的單片機遠程通信，還是要使用RS-232/RS-485/RS-422轉換器或光隔遠程收發(fā)器。