一種基于C8051F310的UART擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)

　　引言

　　UART數(shù)據(jù)發(fā)送協(xié)議作為一種簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)發(fā)送協(xié)議，被大量的使用在當(dāng)前各種數(shù)字外設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸上。但是現(xiàn)在的PC機(jī)存在無UART接口或接口較少的問題，當(dāng)需要利用PC機(jī)對(duì)于多個(gè)數(shù)字設(shè)備同時(shí)處理問題時(shí)，就需要在PC機(jī)上進(jìn)行UART擴(kuò)展，這類問題在筆記本PC上尤為突出。通常這種問題的解決方法有以下幾種方法：(1)利用USB接口通過相應(yīng)的轉(zhuǎn)換設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)換。(2)利用PCI總線轉(zhuǎn)換卡獲得多個(gè)UART接口的擴(kuò)展。前者優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單設(shè)備，成本低。后者優(yōu)點(diǎn)在于可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口擴(kuò)展且功能完善。但在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)兩者都存在一個(gè)共同的問題，即利用擴(kuò)展獲得UART接口其工作性能不夠穩(wěn)定，且存在不能完全實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART接口的實(shí)時(shí)通訊。

　　為解決上述硬件方法在工程實(shí)現(xiàn)存在的不足，本文針對(duì)項(xiàng)目實(shí)際需要提出了一種利用C8051F310單片機(jī)實(shí)現(xiàn)多UART接口擴(kuò)展方法。通過單片機(jī)作為數(shù)據(jù)收發(fā)的中繼器，實(shí)現(xiàn)對(duì)于多個(gè)UART采集的需要。

　　UART數(shù)據(jù)發(fā)送

　　8位UART數(shù)據(jù)傳輸主要利用RX，TX信號(hào)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸(如圖1)。

　　當(dāng)數(shù)據(jù)接收時(shí)，數(shù)據(jù)線RX首先處于接收準(zhǔn)備狀態(tài)即RX呈高電平，根據(jù)UART數(shù)據(jù)發(fā)送協(xié)議，如果RX線有數(shù)據(jù)接收時(shí)，RX線被置為低電平，接收起始位，在起始位后是為數(shù)據(jù)位，當(dāng)最后一幀數(shù)據(jù)接收完畢后，產(chǎn)生終止，終止位的作用為將RX線電平置高，是RX線處于等待狀態(tài)。

　　發(fā)送通過對(duì)于TX線上信號(hào)電平的操作實(shí)現(xiàn)對(duì)于數(shù)據(jù)的發(fā)送，發(fā)送初始狀態(tài)下TX線處于高電平，當(dāng)啟動(dòng)發(fā)送后將TX線電平置低產(chǎn)生起始位，在一個(gè)波特率時(shí)鐘周期后將開始發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后重新將TX電平置高使發(fā)送機(jī)處于等待狀態(tài)。

　　單個(gè)UART實(shí)現(xiàn)方法

　　本文利用C8051F310單片機(jī)作為軟件UART實(shí)現(xiàn)的平臺(tái)，主要方法是通過單片機(jī)的定時(shí)器產(chǎn)生波特率，根據(jù)波特率確定的位時(shí)間定時(shí)讀取(或發(fā)送)位數(shù)據(jù)信號(hào)，從而模擬了硬件UART的工作過程。具體的實(shí)現(xiàn)方法如下所述。

　　(1)硬件連接

　　在UART的軟件實(shí)現(xiàn)中主要是利用單片機(jī)模擬硬件UART的發(fā)送過程，因此我們利用C8051F310單片機(jī)中定時(shí)器T0工作的雙八位定時(shí)模式用于產(chǎn)生波特率，PC機(jī)A0工作在邊沿捕捉狀態(tài)以捕捉SW_RX端口的電平變化產(chǎn)生，判斷數(shù)據(jù)接收的初始和終止。具體的硬件連接如圖2。