51微控制器串列埠通訊的傳送與接收
51微控制器的串列埠,是個全雙工的串列埠,傳送資料的同時,還可以接收資料。
當序列傳送完畢後,將在標誌位 TI 置 1,同樣,當收到了資料後,也會在 RI 置 1。
無論 RI 或 TI 出現了 1,只要串列埠中斷處於開放狀態,微控制器都會進入串列埠中斷處理程式。
在中斷程式中,要區分出來究竟是傳送引起的中斷,還是接收引起的中斷,然後分別進行處理。
看到過一些書籍和文章,在串列埠收、發資料的處理方法上,很多人都有不妥之處。
接收資料時,基本上都是使用“中斷方式”,這是正確合理的。
即:每當收到一個新資料,就在中斷函式中,把 RI 清零,並用一個變數,通知主函式,收到了新資料。
傳送資料時,很多的程式都是使用的“查詢方式”,就是執行 while(TI ==0); 這樣的語句來等待發送完畢。
這時,處理不好的話,就可能帶來問題。
看了一些網友編寫的程式,發現有如下幾條容易出錯:
1.有人在傳送資料之前,先關閉了串列埠中斷!等待發送完畢後,再開啟串列埠中斷。
這樣,在傳送資料的等待期間內,如果收到了資料,將不能進入中斷函式,也就不會儲存的這個新收到的資料。
這種處理方法,就會遺漏收到的資料。
2.有人在傳送資料之前,並沒有關閉串列埠中斷,當 TI = 1 時,是可以進入中斷程式的。
但是,卻在中斷函式中,將 TI 清零!
這樣,在主函式中的while(TI ==0);,將永遠等不到傳送結束的標誌。
3.還有人在中斷程式中,並沒有區分中斷的來源,反而讓傳送引起的中斷,執行了接收中斷的程式。
對此,做而論道發表自己常用的方法:
接收資料時,使用“中斷方式”,清除 RI 後,用一個變數通知主函式,收到新資料。
傳送資料時,也用“中斷方式”,清除 TI 後,用另一個變數通知主函式,資料傳送完畢。
這樣一來,收、發兩者基本一致,編寫程式也很規範、易懂。
更重要的是,主函式中,不用在那兒死等傳送完畢,可以有更多的時間檢視其它的標誌。
例項:
求一個PC與微控制器串列埠通訊的程式,要求如下:
1、如果在電腦上傳送以$開始的字串,則將整個字串原樣返回(字串長度不是固定的)。
2、如果接收到1,則將P10置高電平,接收到0,P10置低電平。(用來控制一個LED)
微控制器是STC89C52RC/晶振11.0592/波特率要求是9600或4800。謝謝!
問題補充:可能會將【$ABCD,123456,987654ccc,aasdasd,aaaa,sssd,4D】這樣的字串(字串長度約為50-150個字元)傳送給微控制器,只能能原樣返回。
- 最佳答案:
- 下列程式,已經除錯成功。
- #include <REG52.H>
- sbit LED = P1^0;
- unsigned char UART_buff;
- bit New_rec = 0, Send_ed = 1, Money = 0;
- //----------------------------------------------
- void main (void)
- {
- SCON = 0x50; //串列埠方式1, 8-n-1, 允許接收.
- TMOD = 0x20; //T1方式2
-
TH1 = 0xFD; [url=]//[email protected]
- TL1 = 0xFD;
- TR1 = 1;
- ES = 1; //開中斷.
- EA = 1;
- while(Money == 0); //等著交費,呵呵,等著接收$.
- while(1) {
- if ((New_rec == 1) && (Send_ed == 1)) { //如果收到新資料及傳送完畢
- SBUF = UART_buff; //那就傳送.
- New_rec = 0;
-
Send_ed = 0;
- } }
- }
- //----------------------------------------------
- void ser_int (void) interrupt 4
- {
- if(RI == 1) { //如果收到.
- RI = 0; //清除標誌.
- New_rec = 1;
- UART_buff = SBUF; //接收.
- if(UART_buff == '1') LED = 1;
- if(UART_buff == '0') LED = 0;
- if(UART_buff == '$') Money = 1;
- }
- else { //如果送畢.
- TI = 0; //清除標誌.
- Send_ed = 1;
- }
- }
- //----------------------------------------------
串列埠接收程式是基於串列埠中斷的,微控制器的串列埠每次接收到一位元組資料產生一次中斷,然後再讀取某個暫存器就可以得到串列埠接收的資料了。然而在實際應用當中,基本上不會有單位元組接收的情況。一般都是基於一定串列埠通訊協議的多位元組通訊。在422或者485通訊中,還可能是一個主機(一般是計算機)帶多個從機(相應的有微控制器的板卡)。這就要求我們的微控制器能夠在連續接收到的串列埠資料序列中識別出符合自己板卡對應的通訊協議,來進行控制操作,不符合則不進行任何操作。簡而言之就是,微控制器要在一串資料中找到符合一定規律的幾個位元組的資料。
先來說下怎樣定串列埠協議吧。這個協議指的不是串列埠底層的協議,而是前面提到的資料幀協議。一般都是有幀頭(2~3個位元組吧),資料(長度根據需要),結束位(1位,有時候設計成校驗位元組,最簡單的校驗也就是前面所有資料求和)。
比如0xaa 0x55 +(資料部分省略)+校驗和(除了aa 55 之外資料的和),如果要是多板卡的話有時候還要在幀頭後面加一個板選位元組(相當於3位元組幀頭了)。
第一次寫串列埠接收程式的時候,我首先想到的就是定義一個全域性變數(實際上最好是定義區域性靜態變數),初始值設定為0,然後每進一次中斷+1,然後加到串列埠通訊協議的長度的時候再清零。然後判斷幀頭、校驗。寫完了之後我自己都覺得不對,一旦資料錯開了一位,後面就永遠都接收不到數了。無奈看了一下前輩們的程式碼,跟我的思路差不多,只不過那個計數值跟接收到的資料時同時判斷的,而且每次中斷都要判斷,一旦不對計數的那個變數就清零。
廢話少說,直接上一段程式碼讓大家看看就明白了。(通訊協議姑且按照簡單的aa 55 一個位元組資料 一個位元組校驗,程式碼是基於51微控制器的)。接收成功則在中斷程式中把串列埠接收成功標誌位置1。
- 然後串列埠中斷部分
- void ser()interrupt 4
- {
- static unsigned char count;//串列埠接收計數的變數
- RI=0;//手動清某個暫存器,大家都懂的
- receive[count]=SBUF;
- if(count==0&&receive[count]==0xaa)//同時判斷count跟收到的資料
- {
- count=1;
- }
- elseif(count==1&&receive[count]==0x55)
- {
- count=2;
- }
- elseif(count==2)
- {
- count++;
- }
- elseif(count==3&&receive[count]== receive [2])//判斷校驗和,資料多的話是求//和,或者其他的校驗方法,也可能是固定的幀尾
- {
- count=0;
- uart_flag =1;//串列埠接收成功標誌,為1時在主程式中回覆,然後清零
- ES=0; //關中斷,回覆完了再ES=1;
- }
- else
- {
- count=0;//判斷不滿足條件就將計數值清零
- }
- }
第一次做的串列埠大概就按照這個方法寫完了(我後來看過其他的程式碼,有人用switch語句寫的,邏輯跟這個也差不多,不過我還是感覺用if else來寫清晰一些),
不過在測試的時候發現了bug,如果資料幀傳送一半,然後突然停止,再來重新發,就會丟失一幀的資料。比如先接受到aa 55,然後斷了,再進來aa 55 01 01,就不受控制了。後來我也想到一個bug,如果在多裝置通訊中,屬於其他裝置的的幀資料最後一位是aa(或者最後兩位為aa 55 ,或者最後3位為aa 55 板選),下一次通訊的資料就接收不到了。
當時對於資料突然中斷的bug,沒有想到很好的解決辦法,不過這種情況機率極小,所以一直用這個方法寫也沒有問題。多裝置通訊最後一位恰好是aa的機率也很小,出問題的可能也很小。當時專案裡面的控制資料跟校驗恰好不可能出現aa,於是我把if(count==0&&receive[count]==0xaa)改成了if(receive[count]==0xaa)其他都沒變,解決了,沒有bug了。
後來我又寫了幾次微控制器程式,才想到了一些解決問題的方法——不過改天再接著寫吧,太累了,明天還要上班呢。
在後來的專案中,真的遇到了資料位跟校驗位都可能出現aa的情況。我考慮到每次資料都是連續傳送的(至少我們用labwindows做的上位機程式是這樣的),成功接收到了一幀資料是要有一定時間回覆的,也就是說如果接收到一半,但是很長時間沒接收到資料,把計數值count清零就ok啦。涉及時間的問題自然要用定時器來實現啦。
這次的通訊協議如下,串列埠波特率19200,2個幀頭aa 55 ,一個板選,6位元組資料,一個校驗位元組(除幀頭外其他資料的和)。
- 全域性變數定義
- unsigned char boardAddr;//板選地址,通過檢測幾個io引腳,具體怎麼得到的就不寫了,很簡單的
- unsigned char g_DatRev [10]={0};//接收快取
- bit retFlag=0;//為1代表串列埠接收到了一幀資料
- 串列埠初始化函式,晶振22.1184
- void init_uart()
- {
- SCON = 0x50; //串列埠方式1允許接收
- TMOD = 0x21; //定時器1,方式2,8位自動過載,同時配置定時器0,工作方式1
- PCON = 0x80; // 波特率加倍
- TH1 = 0xfa;
- TL1 = 0xfa; //寫入串列埠定時器初值
- TH0=(65536-2000)/256; //寫入定時器0初值,串列埠傳輸一個位元組時間為(1/19200)*10,計算得0.52ms
- TL0=(65536-2000)%256; //定時器0定時大約1ms多
- EA=1;
- ET0=1; //波特率:19200 22.1184M 初值:250(0xfa)
- IE |= 0x90;
- TR1 = 1;
- }
- 串列埠中斷函式
- void UART_INT(void) interrupt 4
- {
- static unsigned char count;//串列埠接收計數的變數
- RI = 0;
- g_DatRev[count] = SBUF;
- if(g_DatRev[count]==0xaa&&count==0) //幀頭
- {
- count=1;
- }
- elseif(count==1&&g_DatRev[count]==0x55)
- {
- count=2;
- }
- elseif (count==2&&g_DatRev[2] == boardAddr)
- {
- CK = g_DatRev[count];
- count=3;
- }
- elseif(count>=3&&count<9)
- {
- CK += g_DatRev[count];
- count ++;
- }
- elseif(count == 9&&CK==g_DatRev[9])
- {
- ES = 0;
- retFlag = 1;
- count=0;
- }
- else
- {
- count=0;
- }
- resettimer();
- }
- //判斷count不為0的話就啟動定時器
- void resettimer()
- {
- TR0=0;
- TH0=(65536-2000)/256;
- TL0=(65536-2000)%256;
- if(count!=0)
- {
- TR0=1;
- }
- }
- 定時器中斷函式
- void T0_time()interrupt 1
- {
- TR0=0;
- TH0=(65536-2000)/256;
- TL0=(65536-2000)%256;
- count=0;
- }
這種方法的確是本人自己想出來的,別人可能也這樣做過,但我這個絕對不是抄襲或者模仿來的。這樣寫的確可以避免前面提到過的bug,不過代價是多用了一個定時器的資源,而且中斷函式裡的內容更多了,佔用了更多的時間。
要是能把第一種方法改進一下就好了,主要是那個校驗不能為aa的那個bug,因為畢竟傳輸到一半突然斷了的可能性是非常小的。後來我想第一個判斷if(count==0&&receive[count]==0xaa)好像有點太嚴格了,考慮到第二位元組的幀頭,跟板選地址不可能為aa,於是把這個改寫為if(count>=0&&count<=2&& receive[count]==0xaa),這樣就把bug出現的機率降到了非常小,也只是在前一幀結尾資料恰好為 aa 55 板選 的時候才出現,機率是多少大家自己算一下吧,呵呵。這樣我自己覺得,昨天寫的那種方法改進到這個程度,應該算可以啦,反正我是很滿意了。
實際上我還想過其他的方法,比如快取的陣列採用移位寄存的方式。拿前面的4個位元組的協議為例。
- void ser()interrupt 4
- {
-
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