2016-11-25 17:21:15 | 人围观 | 评论:
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。
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。
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