11.4 IO口模擬UART串列埠通訊
阿新 • • 發佈:2019-01-09
為了讓大家充分理解 UART 串列埠通訊的原理,我們先把 P3.0 和 P3.1 當做 IO 口來進行模擬實際串列埠通訊的過程,原理搞懂後,我們再使用暫存器配置實現串列埠通訊過程。
對於 UART 串列埠波特率,常用的值是 300、600、1200、2400、4800、9600、14400、19200、28800、38400、57600、115200 等速率。IO 口模擬 UART 序列通訊程式是一個簡單的演示程式,我們使用串列埠除錯助手下發一個數據,資料加 1 後,再自動返回。
串列埠除錯助手,這裡我們直接使用 STC-ISP 軟體自帶的串列埠除錯助手,先把串列埠除錯助手的使用給大家說一下,如圖 11-6 所示。第一步要選擇串列埠助手選單,第二步選擇十六進位制顯示,第三步選擇十六進位制傳送,第四步選擇 COM 口,這個 COM 口要和自己電腦裝置管理器裡的那個 COM 口一致,波特率按我們程式設定好的選擇,我們程式中讓一個數據位持續時間是 1/9600 秒,那這個地方選擇波特率就是選 9600,校驗位選 N,資料位 8,停止位 1。
圖 11-6 串列埠除錯助手示意圖
串列埠除錯助手的實質就是利用電腦上的 UART 通訊介面,傳送資料給我們的微控制器,也可以把我們的單片機發送的資料接收到這個除錯助手介面上。
因為初次接觸通訊方面的技術,所以我把後面的 IO 模擬串列埠通訊程式進行一下解釋,大家可以邊看我的解釋邊看程式,把底層原理先徹底弄懂。
變數定義部分就不用說了,直接看 main 主函式。首先是對通訊的波特率的設定,在這裡我們配置的波特率是 9600,那麼串列埠除錯助手也得是 9600。配置波特率的時候,我們用的是定時器 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 在進行計數,當 TL0 溢位後,不僅僅會讓 TF0 變 1,而且還會將 TH0 中的內容重新自動裝到 TL0 中。這樣有一個好處,就是我們可以把想要的定時器初值提前存在 TH0 中,當 TL0溢位後,TH0 自動把初值就重新送入 TL0 了,全自動的,不需要程式中再給 TL0 重新賦值了,配置方式很簡單,大家可以自己看下程式並且計算一下初值。
波特率設定好以後,開啟中斷,然後等待接收串列埠除錯助手下發的資料。接收資料的時候,首先要進行低電平檢測 while (PIN_RXD),若沒有低電平則說明沒有資料,一旦檢測到低電平,就進入啟動接收函式 StartRXD()。接收函式最開始啟動半個波特率週期,初學可能這裡不是很明白。大家回頭看一下我們的圖 11-2 裡邊的串列埠資料示意圖,如果在資料位電平變化的時候去讀取,因為時序上的誤差以及訊號穩定性的問題很容易讀錯資料,所以我們希望在訊號最穩定的時候去讀資料。除了訊號變化的那個沿的位置外,其它位置都很穩定,那麼我們現在就約定在訊號中間位置去讀取電平狀態,這樣能夠保證我們讀的一定是正確的。
一旦讀到了起始訊號,我們就把當前狀態設定成接收狀態,並且開啟定時器中斷,第一次是半個週期進入中斷後,對起始位進行二次判斷一下,確認一下起始位是低電平,而不是一個干擾訊號。以後每經過 1/9600 秒進入一次中斷,並且把這個引腳的狀態讀到 RxdBuf 裡邊。等待接收完畢之後,我們再把這個 RxdBuf 加 1,再通過 TXD 引腳傳送出去,同樣需要先發一位起始位,然後發 8 個數據位,再發結束位,傳送完畢後,程式執行到 while (PIN_RXD),等待第二輪訊號接收的開始。
對於 UART 串列埠波特率,常用的值是 300、600、1200、2400、4800、9600、14400、19200、28800、38400、57600、115200 等速率。IO 口模擬 UART 序列通訊程式是一個簡單的演示程式,我們使用串列埠除錯助手下發一個數據,資料加 1 後,再自動返回。
串列埠除錯助手,這裡我們直接使用 STC-ISP 軟體自帶的串列埠除錯助手,先把串列埠除錯助手的使用給大家說一下,如圖 11-6 所示。第一步要選擇串列埠助手選單,第二步選擇十六進位制顯示,第三步選擇十六進位制傳送,第四步選擇 COM 口,這個 COM 口要和自己電腦裝置管理器裡的那個 COM 口一致,波特率按我們程式設定好的選擇,我們程式中讓一個數據位持續時間是 1/9600 秒,那這個地方選擇波特率就是選 9600,校驗位選 N,資料位 8,停止位 1。
圖 11-6 串列埠除錯助手示意圖
串列埠除錯助手的實質就是利用電腦上的 UART 通訊介面,傳送資料給我們的微控制器,也可以把我們的單片機發送的資料接收到這個除錯助手介面上。
因為初次接觸通訊方面的技術,所以我把後面的 IO 模擬串列埠通訊程式進行一下解釋,大家可以邊看我的解釋邊看程式,把底層原理先徹底弄懂。
變數定義部分就不用說了,直接看 main 主函式。首先是對通訊的波特率的設定,在這裡我們配置的波特率是 9600,那麼串列埠除錯助手也得是 9600。配置波特率的時候,我們用的是定時器 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 在進行計數,當 TL0 溢位後,不僅僅會讓 TF0 變 1,而且還會將 TH0 中的內容重新自動裝到 TL0 中。這樣有一個好處,就是我們可以把想要的定時器初值提前存在 TH0 中,當 TL0溢位後,TH0 自動把初值就重新送入 TL0 了,全自動的,不需要程式中再給 TL0 重新賦值了,配置方式很簡單,大家可以自己看下程式並且計算一下初值。
波特率設定好以後,開啟中斷,然後等待接收串列埠除錯助手下發的資料。接收資料的時候,首先要進行低電平檢測 while (PIN_RXD),若沒有低電平則說明沒有資料,一旦檢測到低電平,就進入啟動接收函式 StartRXD()。接收函式最開始啟動半個波特率週期,初學可能這裡不是很明白。大家回頭看一下我們的圖 11-2 裡邊的串列埠資料示意圖,如果在資料位電平變化的時候去讀取,因為時序上的誤差以及訊號穩定性的問題很容易讀錯資料,所以我們希望在訊號最穩定的時候去讀資料。除了訊號變化的那個沿的位置外,其它位置都很穩定,那麼我們現在就約定在訊號中間位置去讀取電平狀態,這樣能夠保證我們讀的一定是正確的。
一旦讀到了起始訊號,我們就把當前狀態設定成接收狀態,並且開啟定時器中斷,第一次是半個週期進入中斷後,對起始位進行二次判斷一下,確認一下起始位是低電平,而不是一個干擾訊號。以後每經過 1/9600 秒進入一次中斷,並且把這個引腳的狀態讀到 RxdBuf 裡邊。等待接收完畢之後,我們再把這個 RxdBuf 加 1,再通過 TXD 引腳傳送出去,同樣需要先發一位起始位,然後發 8 個數據位,再發結束位,傳送完畢後,程式執行到 while (PIN_RXD),等待第二輪訊號接收的開始。
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- #include <reg52.h>
- sbitPIN_RXD = P3^0; //接收引腳定義
- sbitPIN_TXD = P3^1; //傳送引腳定義
- bitRxdOrTxd = 0; //指示當前狀態為接收還是傳送
- bitRxdEnd = 0; //接收結束標誌
- bitTxdEnd = 0; //傳送結束標誌
- unsigned char RxdBuf = 0; //接收緩衝器
- unsigned char TxdBuf = 0; //傳送緩衝器
- 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); //等待接收引腳出現低電平,即起始位
- StartRXD(); //啟動接收
- while (!RxdEnd); //等待接收完成
- StartTXD(RxdBuf+1); //接收到的資料+1 後,傳送回去
- while (!TxdEnd); //等待發送完成
- }
- }
- /* 串列埠配置函式,baud-通訊波特率 */
- 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; //計算 T0 過載值
- }
- /* 啟動序列接收 */
- void StartRXD(){
- TL0 = 256 - ((256-TH0)>>1); //接收啟動時的 T0 定時為半個波特率週期
- ET0 = 1; //使能 T0 中斷
- TR0 = 1; //啟動 T0
- RxdEnd = 0; //清零接收結束標誌
- RxdOrTxd = 0; //設定當前狀態為接收
- }
- /* 啟動序列傳送,dat-待發送位元組資料 */
- void StartTXD(unsigned char dat){
- TxdBuf = dat; //待發送資料儲存到傳送緩衝器
- TL0 = TH0; //T0 計數初值為過載值
- ET0 = 1; //使能 T0 中斷
- TR0 = 1; //啟動 T0
- PIN_TXD = 0; //傳送起始位
- TxdEnd = 0; //清零傳送結束標誌
- RxdOrTxd = 1; //設定當前狀態為傳送
- }
- /* T0 中斷服務函式,處理序列傳送和接收 */
- void InterruptTimer0() interrupt 1{
- static unsigned char cnt = 0; //位接收或傳送計數
- if (RxdOrTxd){ //序列傳送處理
- cnt++;
- if (cnt <= 8){ //低位在先依次傳送 8bit 資料位
- PIN_TXD = TxdBuf & 0x01;
- TxdBuf >>= 1;
- }else if (cnt == 9){ //傳送停止位
- PIN_TXD = 1;
- }else{ //傳送結束
- cnt = 0; //復位 bit 計數器
- TR0 = 0; //關閉 T0
- TxdEnd = 1; //置傳送結束標誌
- }
- }else{ //序列接收處理
- if (cnt == 0){ //處理起始位
- if (!PIN_RXD){ //起始位為 0 時,清零接收緩衝器,準備接收資料位
- RxdBuf = 0;
- cnt++;
- }
- }else{ //起始位不為 0 時,中止接收
- TR0 = 0; //關閉 T0
- }else if (cnt <= 8){ //處理 8 位資料位
- RxdBuf >>= 1; //低位在先,所以將之前接收的位向右移
- //接收腳為 1 時,緩衝器最高位置 1,
- //而為 0 時不處理即仍保持移位後的 0
- if (PIN_RXD){
- RxdBuf |= 0x80;
- }
- cnt++;
- }else{ //停止位處理
- cnt = 0; //復位 bit 計數器
- TR0 = 0; //關閉 T0
- if (PIN_RXD){ //停止位為 1 時,方能認為資料有效
- RxdEnd = 1; //置接收結束標誌
- }
- }
- }
- }