基于51系列單片機(jī)的通用軟件UART的實(shí)現(xiàn)

表格 1不同波特率對應(yīng)的定時器初值

由于該通用軟件UART發(fā)送和接收過程中使用的是同一個定時器，因此是一個半雙工的軟件UART。在軟件中利用宏定義和條件編譯實(shí)現(xiàn)了根據(jù)用戶需要對數(shù)據(jù)幀的格式和波特率進(jìn)行設(shè)置，提高了軟件的可移植性。

3 通用軟件UART的實(shí)現(xiàn)

發(fā)送

發(fā)送過程采用的是單片機(jī)主動控制I/O端口，根據(jù)設(shè)置好的數(shù)據(jù)幀格式將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，在發(fā)送過程中為保證每個發(fā)送位的發(fā)送時鐘相同而將其它無關(guān)中斷關(guān)閉。首先，設(shè)定定時器為定時初值，啟動定時器，關(guān)閉其它無關(guān)中斷，然后開始發(fā)送數(shù)據(jù)幀；發(fā)送完起始位space之后，通過循環(huán)結(jié)構(gòu)將移位寄存器中的數(shù)據(jù)按照從低到高的順序發(fā)送出去，同時計算數(shù)據(jù)的奇偶校驗(yàn)位，并在發(fā)送完數(shù)據(jù)位之后發(fā)送出去，最后發(fā)送停止位mark；關(guān)閉定時器，開放中斷，一幀數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束。發(fā)送流程圖見圖2。

接收

接收過程利用單片機(jī)的外部中斷實(shí)現(xiàn)。將中斷源的觸發(fā)方式設(shè)置為下降沿觸發(fā)，當(dāng)出現(xiàn)中斷時在中斷處理程序中接收數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)放入提前設(shè)定的緩沖區(qū)內(nèi)，等待單片機(jī)將數(shù)據(jù)讀取。在數(shù)據(jù)讀取的過程中，為了保證數(shù)據(jù)讀取的正確性，必須在每個數(shù)據(jù)位的中間進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣。在主程序中設(shè)置外部中斷的觸發(fā)方式，并將該中斷設(shè)置為高優(yōu)先級以保證連續(xù)接收數(shù)據(jù)，然后等待外部中斷產(chǎn)生；在中斷處理程序中，首先設(shè)置定時器初值，啟動定時器，關(guān)閉其它無關(guān)中斷；然后等待一個半位時鐘，使采樣點(diǎn)落在第一個數(shù)據(jù)位的中間位置，接著通過循環(huán)結(jié)構(gòu)將數(shù)據(jù)讀入移位寄存器，同時計算奇偶校驗(yàn)位，接收完畢后如果奇偶校驗(yàn)正確則將數(shù)據(jù)放到數(shù)據(jù)緩沖單元中，否則棄之不用；最后關(guān)閉定時器，恢復(fù)中斷。接收流程圖見圖3。

在接收和發(fā)送的過程中需要注意的問題是中斷響應(yīng)時間校準(zhǔn)、計數(shù)定時器T/C的溢出校準(zhǔn)和實(shí)時讀取。為了能夠及時、連續(xù)、準(zhǔn)確的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)幀，在實(shí)際的應(yīng)用過程中需要對定時器初值進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，并且在發(fā)送和接收的過程中要將無關(guān)的中斷關(guān)閉。

4 結(jié)論

本文實(shí)現(xiàn)的通用軟件UART在多個工程項(xiàng)目中得到應(yīng)用，并且經(jīng)過多次改進(jìn)使之具有了較好的可移植性，加快了系統(tǒng)的開發(fā)速度，可以應(yīng)用在各種51系列的單片機(jī)中，并且達(dá)到了降低應(yīng)用系統(tǒng)硬件開銷、提高單片機(jī)資源利用率的目的。是一種值得推廣的系統(tǒng)設(shè)計思想。

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