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在用單片機(jī)開發(fā)各種嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)中，由于異步串行通訊連接簡(jiǎn)單，因而成為經(jīng)常用到的一種通信模式，很多應(yīng)用中還要求實(shí)現(xiàn)多路異步串行通信。為了提高系統(tǒng)的性能價(jià)格比，就要求設(shè)計(jì)工程師用軟件增加實(shí)現(xiàn)一路或多路異步串行通信。本文即是對(duì)模擬串口的波特率做出的一點(diǎn)分析。
首先簡(jiǎn)單的介紹一下串行異步通訊的數(shù)據(jù)格式定義，發(fā)送或接收一個(gè)完整的字節(jié)信息，必須有“起始位”、“若干數(shù)據(jù)位”、“奇偶校驗(yàn)位”和“停止位”；定義每位信息的時(shí)間寬度——每秒發(fā)送的信息位個(gè)數(shù)，即為“波特率”。本文附帶的模擬串口源程序采用數(shù)據(jù)幀的格式為 1位起始位（低電平），8位數(shù)據(jù)位（先低位在高位），1位停止位（高電平），且在線路空閑狀態(tài)時(shí)總是保持為高電平。當(dāng)在11M晶振時(shí)鐘頻率下，采用波特率為9600或19200時(shí)。該模擬串口都可以無誤差的進(jìn)行傳輸，具體分析后面進(jìn)行。
參照源程序，我們知道，在這個(gè)模擬串口設(shè)計(jì)中，模擬的是單片機(jī)串行異步通訊方式1，由P1^0做接收端，P1^1做發(fā)送端，通過定時(shí)器1定時(shí)溢出中斷來確定每位數(shù)據(jù)的時(shí)間，由StartBitOn()函數(shù)不斷查詢接收端的狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)低電平（即起始位）的時(shí)候，調(diào)用接收程序，接收發(fā)送的數(shù)據(jù)。
針對(duì)以下附帶的源程序分析知，PGetChar()，PSendChar()都是通過移位方式來接收數(shù)據(jù)，每接收一位數(shù)據(jù)，需要定時(shí)器溢出產(chǎn)生中斷一次，故要得到一幀的數(shù)據(jù)，就必須經(jīng)過10個(gè)數(shù)據(jù)位的時(shí)間才能完成，同樣的，在模擬串口的發(fā)送端，要完整的發(fā)送一幀數(shù)據(jù)也要經(jīng)過10個(gè)數(shù)據(jù)位的時(shí)間。因而在如下連接時(shí)，引出了以下的問題。
當(dāng)RS232單次發(fā)送一個(gè)字符時(shí)，可以正常接收和發(fā)送回RS232。
當(dāng)RS232連續(xù)發(fā)送一串字符時(shí)，通過模擬串口返回給RS232的字符只有原來的一半。如發(fā)送1234567890這樣一個(gè)字符串時(shí)，接收的字符為13579。
那為什么在單獨(dú)發(fā)送一個(gè)字符是不會(huì)丟失，而連續(xù)發(fā)送時(shí)就只有原來的一半了呢！
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| PC |---------->| PGetChar() |
| RS232| | | MCU |
| | | V |
| |<----------| PSendChar() |
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源程序：
/**********************************************
IO 口模擬232串行異步通訊程序
**********************************************/
#include <reg51.h>
sbit BT_SND =P1^1;
sbit BT_REC =P1^0;
#define F_TM F0 //自定義標(biāo)志位，作為中斷標(biāo)志位
#define TIMER0_ENABLE TL0=TH0; TR0=1;//TR0 = 1,啟動(dòng)T
#define TIMER0_DISABLE TR0=0;
// Acc 累加器做發(fā)送的移位寄存器
sbit ACC0 = ACC^0;
sbit ACC1 = ACC^1;
sbit ACC2 = ACC^2;
sbit ACC3 = ACC^3;
sbit ACC4 = ACC^4;
sbit ACC5 = ACC^5;
sbit ACC6 = ACC^6;
sbit ACC7 = ACC^7;
//定時(shí)器計(jì)數(shù)器0的中斷
void IntTimer0() interrupt 1
{
F_TM=1;
}
//發(fā)送一個(gè)字符
//數(shù)據(jù)格式一個(gè)啟動(dòng)位（0），8數(shù)據(jù)位，一個(gè)停止位（1）
void PSendChar(unsigned char Getch)
{
ACC=Getch;
F_TM=0;
BT_SND=0; //啟動(dòng)位
TIMER0_ENABLE; //記數(shù)器0啟動(dòng)
while(!F_TM) ;
BT_SND=ACC0; //先送出低位
F_TM=0;
while(!F_TM) ;
BT_SND=ACC1;
F_TM=0;
while(!F_TM) ;
BT_SND=ACC2;
F_TM=0;
while(!F_TM);
BT_SND=ACC3;
F_TM=0;
while(!F_TM);
BT_SND=ACC4;
F_TM=0;
while(!F_TM);
BT_SND=ACC5;
F_TM=0;
while(!F_TM);
BT_SND=ACC6;
F_TM=0;
while(!F_TM);
BT_SND=ACC7;
F_TM=0;
while(!F_TM);
BT_SND=1;
F_TM=0;
while(!F_TM);
TIMER0_DISABLE; //停止timer
}
//接收一個(gè)字符
unsigned char PGetChar()
{
unsigned char rch,ii;
TIMER0_ENABLE;
F_TM=0;
ii=0;
rch=0;
while(!F_TM); //等過起始位
while(ii<8)
{
rch>>=1;
if(BT_REC)
{
rch|=0x80;
}
ii++;
F_TM=0;
while(!F_TM);
}
F_TM=0;
while(!F_TM)
{
if(BT_REC)
{
break;
}
}
TIMER0_DISABLE; //停止timer
return rch;
}
//檢查是不是有起始位
bit StartBitOn()
{
return (BT_REC==0);
}
void main()
{
unsigned char Getch;
TMOD=0x22; /*定時(shí)器1為工作模式2(8位自動(dòng)重裝)，0為模式2(8位
自動(dòng)重裝) */
PCON=00;
TR0=0; //在發(fā)送或接收才開始使用
TF0=0;
TH0=(256-96); //9600bps 就是 1000000/9600=104.167微秒 執(zhí)行的
//時(shí)間是104.167*11.0592/12= 96
TL0=TH0;
ET0=1;//定時(shí)器/記數(shù)器T0的溢出中斷允許位，ET，允 許中斷
EA=1;
while(1)
{
if(StartBitOn())
{
Getch=PGetChar();
PSendChar(Getch);
}
}
}
實(shí)驗(yàn)環(huán)境：
串口調(diào)試助手軟件
AT89S51單片機(jī)及相應(yīng)的硬件設(shè)備
win2000操作系統(tǒng)
原因分析如下：
PC的RS232像單片機(jī)發(fā)送1234567890字符串時(shí)，是連續(xù)一次發(fā)送的。當(dāng)StartBitOn()檢測(cè)到低電平起始位時(shí)，運(yùn)行Getch=PGetChar()函數(shù)，顯然上面說過要得到一幀的數(shù)據(jù)，就必須經(jīng)過10個(gè)數(shù)據(jù)位的時(shí)間，同樣運(yùn)行PSendChar(Getch)函數(shù)時(shí)，也必須經(jīng)過10個(gè)數(shù)據(jù)位的時(shí)間，且都是在忽略單片機(jī)本身執(zhí)行指令的時(shí)間得到的。因而在當(dāng)單片機(jī)接收了一個(gè)數(shù)據(jù)在接收下一位數(shù)據(jù)期間，必須至少消耗20個(gè)數(shù)據(jù)位的時(shí)間，等它在開始檢測(cè)起始位時(shí)候，已經(jīng)傳輸?shù)降谌齻�(gè)字符了，因而才會(huì)出現(xiàn)第上面的情況，當(dāng)發(fā)送1234567890，而接收的字符是13579的原因。也就才會(huì)出現(xiàn)了很多工程師朋友們會(huì)對(duì)用軟件實(shí)現(xiàn)的UART在可靠性和效率方面持懷疑態(tài)度的現(xiàn)象
if(StartBitOn())
{
Getch=PGetChar(); //采用移位方式要消耗10個(gè)數(shù)據(jù)位的時(shí)間
PSendChar(Getch); //采用移位方式要消耗10個(gè)數(shù)據(jù)位的時(shí)間
}
BT_REC 接收到的電平：
第1幀數(shù)據(jù)（10個(gè)數(shù)據(jù)位）第2幀（10個(gè)數(shù)據(jù)位）第3幀（10個(gè)起始位）
起始位1 起始位2 起始位3
參照上面的數(shù)據(jù)格式示意圖知，當(dāng)單片機(jī)StartBitOn()檢測(cè)到起始位1并完成相應(yīng)的接收轉(zhuǎn)發(fā)Getch=PGetChar(); PSendChar(Getch)，在進(jìn)行下一次檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)到的下一個(gè)起始位就是起始位3了。
綜合上面分析可得出以下結(jié)論，在用軟件模擬串行通訊時(shí)候，是以時(shí)間來模擬硬件設(shè)備的，用軟件實(shí)現(xiàn)的UART的效率肯定沒有辦法和硬件UART比，在上敘連接時(shí)候，實(shí)際接收的數(shù)據(jù)確實(shí)只能有原來的一半，因?yàn)樗沁B續(xù)進(jìn)行接收和發(fā)送兩項(xiàng)工作的，但在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過一定的手段，比如先一次接收好PC所發(fā)送過來的所有數(shù)據(jù)，保存在預(yù)先設(shè)置的緩沖區(qū)里，稍后再去進(jìn)行發(fā)送的工作，這樣在接收的時(shí)候消耗的時(shí)間就只有10個(gè)數(shù)據(jù)位，在接收過程中不會(huì)丟失數(shù)據(jù)，能正確接收到所發(fā)送的所有字符。 |
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