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IO口模拟UART串口通信

作者:admin 来源:不详 发布时间:2018-05-08 16:05:15   浏览:1

  为了让大家充分理解UART串口通信的原理,我们先用P3.0和P3.1这两个当做IO口来进行模拟实际串口通信的过程,原理搞懂后,我们再使用寄存器配置实现串口通信过程。

  对于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口模拟UART串行通信程序是一个简单的演示程序,我们使用串口调试助手下发一个数据,数据加1后,再自动返回。串口调试助手,在我们进行全板子测试视频的时候,大家已经见过,这里我们直接使用STC-ISP软件自带的串口调试助手,先把串口调试助手使用给大家说一下,如图1所示。第一步要选择串口助手菜单,第二步选择十六进制显示,第三步选择十六进制发送,第四步选择COM口,这个COM口要和自己电脑设备管理器里的那个COM口一致,波特率是我们程序设定好的选择,我们程序中让一个数据位持续时间是1/9600秒,那这个地方选择波特率就是选9600,校验位选N,数据位8,停止位1。

串口调试助手示意图

图1 串口调试助手示意图

  串口调试助手的实质就是我们利用电脑上的UART通信接口,通过这个UART接口发送数据给我们的单片机,也可以把我们的单片机发送的数据接收到这个调试助手界面上。

  因为初次接触通信方面的技术,所以我对这个程序进行一下解释,大家可以边看我的解释边看程序,把底层原理先彻底弄懂。

  变量定义部分就不用说了,直接看main主函数。首先是对通信的波特率的设定,在这里我们配置的波特率是9600,那么串口调试助手也得是9600。配置波特率的时候,我们用的是定时器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在进行计数了。当TL0溢出后,不仅仅会让TF0变1,而且还会将TH0中的内容重新自动装到TL0中。这样有一个好处,我们可以把我们想要的定时器初值提前存在TH0中,当TL0溢出后,TH0自动把初值就重新送入TL0了,全自动的,不需要程序上再给TL0重新赋值了,配置方式很简单,大家可以自己看下程序并且计算一下初值。

  波特率设置好以后,打开中断,然后等待接收串口调试助手下发的数据。接收数据的时候,首先要进行低电平检测 while (PIN_RXD),若没有低电平则说明没有数据,一旦检测到低电平,就进入启动接收函数StartRXD()。接收函数最开始启动半个波特率周期,初学可能这里不是很明白。大家回头看一下我们的图11-2里边的串口数据示意图,信号在数据位电平变化的时候去读,因为时序上的误差以及信号稳定性的问题很容易读错数据,所以我们希望在信号最稳定的时候去读数据。除了信号变化的那个沿的位置外,其他位置都很稳定,那么我们现在就约定在信号中间位置去读取电平状态,这样能够保证我们信号读的是对的。

  一旦读到了起始信号,我们就把当前状态设定成接受状态,并且打开定时器中断,第一次是半个周期进入中断后,对起始位进行二次判断一下,确认一下起始位是低电平,而不是一个干扰信号。以后每经过9600分之一秒进入一次中断,并且把这个引脚的状态读到RxdBuf里边。等待接收完毕之后,我们再把这个RxdBuf加1,再通过TXD引脚发送出去,同样需要先发一位起始位,然后发8个数据位,再发结束位,发送完毕后,程序运行到while (PIN_RXD),等待第二轮信号接收的开始。

 

#include <reg52.h>

 

sbit PIN_RXD = P3^0;  //接收引脚定义

sbit PIN_TXD = P3^1;  //发送引脚定义

 

bit RxdOrTxd = 0;  //指示当前状态为接收还是发送

bit RxdEnd = 0;    //接收结束标志

bit TxdEnd = 0;    //发送结束标志

unsigned char RxdBuf = 0;  //接收缓冲器

unsigned char TxdBuf = 0;  //发送缓冲器

 

void ConfigUART(unsigned int baud);

void StartTXD(unsigned char dat);

void StartRXD();

 

void main ()

{

    ConfigUART(9600);  //配置波特率为9600

    EA = 1;            //开总中断

    

    while(1)

    {

        while (PIN_RXD);    //等待接收引脚出现低电平,即起始位

        StartRXD();         //启动接收

        while (!RxdEnd);    //等待接收完成

        StartTXD(RxdBuf+1); //接收到的数据+1后,发送回去

        while (!TxdEnd);    //等待发送完成

    }

}

 

void ConfigUART(unsigned int baud)  //串口配置函数,baud为波特率

{

    TMOD &= 0xF0;   //清零T0的控制位

    TMOD |= 0x02;   //配置T0为模式2

    TH0 = 256 - (11059200/12) / baud;  //计算T0重载值

}

void StartRXD()   //启动串行接收

{

    TL0 = 256 - ((256-TH0) >> 1);  //接收启动时的T0定时为半个波特率周期

    ET0 = 1;        //使能T0中断

    TR0 = 1;        //启动T0

    RxdEnd = 0;     //清零接收结束标志

    RxdOrTxd = 0;   //设置当前状态为接收

}

void StartTXD(unsigned char dat)  //启动串行发送,dat为待发送字节数据

{

    TxdBuf = dat;   //待发送数据保存到发送缓冲器

    TL0 = TH0;      //T0计数初值为重载值

    ET0 = 1;        //使能T0中断

    TR0 = 1;        //启动T0

    PIN_TXD = 0;    //发送起始位

    TxdEnd = 0;     //清零发送结束标志

    RxdOrTxd = 1;   //设置当前状态为发送

}

 

void InterruptTimer0() interrupt 1  //T0中断服务函数,处理串行发送和接收

{

    static unsigned char cnt = 0;   //bit计数器,记录当前正在处理的位

 

    if (RxdOrTxd)  //串行发送处理

    {

        cnt++;

        if (cnt <= 8)  //低位在先依次发送8bit数据位

        {

            PIN_TXD = TxdBuf & 0x01;

            TxdBuf >>= 1;

        }

        else if (cnt == 9)  //发送停止位

        {

            PIN_TXD = 1;

        }

        else  //发送结束

        {

            cnt = 0;    //复位bit计数器

            TR0 = 0;    //关闭T0

            TxdEnd = 1; //置发送结束标志

        }

    }

    else  //串行接收处理

    {

        if (cnt == 0)     //处理起始位

        {

            if (!PIN_RXD) //起始位为0时,清零接收缓冲器,准备接收数据位

            {

                RxdBuf = 0;

                cnt++;

            }

            else          //起始位不为0时,中止接收

            {

                TR0 = 0;  //关闭T0

            }

        }

        else if (cnt <= 8)   //处理8位数据位

        {

            RxdBuf >>= 1;    //低位在先,所以将之前接收的位向右移

            if (PIN_RXD)     //接收脚为1时,缓冲器最高位置1;为0时不处理即仍保持移位后的0

            {

                RxdBuf |= 0x80;

            }

            cnt++;

        }

        else  //停止位处理

        {

            cnt = 0;         //复位bit计数器

            TR0 = 0;         //关闭T0

            if (PIN_RXD)     //停止位为1时,方能认为数据有效

            {

                RxdEnd = 1;  //置接收结束标志

            }

        }

    }

}

    同学们通过学习我们的程序,也慢慢感受到了,程序的延时部分已经不再使用简单的delay来完成了,我们要通过我们的程序编写积累,慢慢提高自己灵活运用定时器的能力。一个小小的定时器,可以帮我们完成很多很多工作。

编辑:admin  最后修改时间:2018-05-08