IO口模擬UART串口通信
為了讓大家充分理解UART串口通信的原理，我們先用P3.0和P3.1這兩個當做IO口來進行模擬實際串口通信的過程，原理搞懂后，我們再使用寄存器配置實現串口通信過程。
對于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口模擬UART串行通信程序是一個簡單的演示程序，我們使用串口調試助手下發一個數據，數據加1后，再自動返回。串口調試助手，在我們進行全板子測試視頻的時候，大家已經見過，這里我們直接使用STC-ISP軟件自帶的串口調試助手，先把串口調試助手使用給大家說一下，如圖1所示。第一步要選擇串口助手菜單，第二步選擇十六進制顯示，第三步選擇十六進制發送，第四步選擇COM口，這個COM口要和自己電腦設備管理器里的那個COM口一致，波特率是我們程序設定好的選擇，我們程序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，數據位8，停止位1。
圖1 串口調試助手示意圖
串口調試助手的實質就是我們利用電腦上的UART通信接口，通過這個UART接口發送數據給我們的單片機，也可以把我們的單片機發送的數據接收到這個調試助手界面上。
因為初次接觸通信方面的技術，所以我對這個程序進行一下解釋，大家可以邊看我的解釋邊看程序，把底層原理先徹底弄懂。
變量定義部分就不用說了，直接看main主函數。首先是對通信的波特率的設定，在這里我們配置的波特率是9600，那么串口調試助手也得是9600。配置波特率的時候，我們用的是定時器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在進行計數了。當TL0溢出后，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，我們可以把我們想要的定時器初值提前存在TH0中，當TL0溢出后，TH0自動把初值就重新送入TL0了，全自動的，不需要程序上再給TL0重新賦值了，配置方式很簡單，大家可以自己看下程序并且計算一下初值。
波特率設置好以后，打開中斷，然后等待接收串口調試助手下發的數據。接收數據的時候，首先要進行低電平檢測 while (PIN_RXD)，若沒有低電平則說明沒有數據，一旦檢測到低電平，就進入啟動接收函數StartRXD()。接收函數最開始啟動半個波特率周期，初學可能這里不是很明白。大家回頭看一下我們的圖11-2里邊的串口數據示意圖，信號在數據位電平變化的時候去讀，因為時序上的誤差以及信號穩定性的問題很容易讀錯數據，所以我們希望在信號最穩定的時候去讀數據。除了信號變化的那個沿的位置外，其他位置都很穩定，那么我們現在就約定在信號中間位置去讀取電平狀態，這樣能夠保證我們信號讀的是對的。
一旦讀到了起始信號，我們就把當前狀態設定成接受狀態，并且打開定時器中斷，第一次是半個周期進入中斷后，對起始位進行二次判斷一下，確認一下起始位是低電平，而不是一個干擾信號。以后每經過9600分之一秒進入一次中斷，并且把這個引腳的狀態讀到RxdBuf里邊。等待接收完畢之后，我們再把這個RxdBuf加1，再通過TXD引腳發送出去，同樣需要先發一位起始位，然后發8個數據位，再發結束位，發送完畢后，程序運行到while (PIN_RXD)，等待第二輪信號接收的開始。
#include <reg52.h>
sbit PIN_RXD = P3^0; //接收引腳定義
sbit PIN_TXD = P3^1; //發送引腳定義
bit RxdOrTxd = 0; //指示當前狀態為接收還是發送
bit RxdEnd = 0; //接收結束標志
bit TxdEnd = 0; //發送結束標志
unsigned char RxdBuf = 0; //接收緩沖器
unsigned char TxdBuf = 0; //發送緩沖器
void ConfigUART(unsigned int baud);
void StartTXD(unsigned char dat);
void StartRXD();
void main ()
{
ConfigUART(9600); //配置波特率為9600
EA = 1; //開總中斷
while(1)
{
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); //接收到的數據+1后，發送回去
while (!TxdEnd); //等待發送完成
}
}
void ConfigUART(unsigned int baud) //串口配置函數，baud為波特率
{
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重載值
}
void StartRXD() //啟動串行接收
{
TL0 = 256 - ((256-TH0) >> 1); //接收啟動時的T0定時為半個波特率周期
ET0 = 1; //使能T0中斷
TR0 = 1; //啟動T0
RxdEnd = 0; //清零接收結束標志
RxdOrTxd = 0; //設置當前狀態為接收
}
void StartTXD(unsigned char dat) //啟動串行發送，dat為待發送字節數據
{
TxdBuf = dat; //待發送數據保存到發送緩沖器
TL0 = TH0; //T0計數初值為重載值
ET0 = 1; //使能T0中斷
TR0 = 1; //啟動T0
PIN_TXD = 0; //發送起始位
TxdEnd = 0; //清零發送結束標志
RxdOrTxd = 1; //設置當前狀態為發送
}
void InterruptTimer0() interrupt 1 //T0中斷服務函數，處理串行發送和接收
{
static unsigned char cnt = 0; //bit計數器，記錄當前正在處理的位
if (RxdOrTxd) //串行發送處理
{
cnt++;
if (cnt <= 8) //低位在先依次發送8bit數據位
{
PIN_TXD = TxdBuf & 0x01;
TxdBuf >>= 1;
}
else if (cnt == 9) //發送停止位
{
PIN_TXD = 1;
}
else //發送結束
{
cnt = 0; //復位bit計數器
TR0 = 0; //關閉T0
TxdEnd = 1; //置發送結束標志
}
}
else //串行接收處理
{
if (cnt == 0) //處理起始位
{
if (!PIN_RXD) //起始位為0時，清零接收緩沖器，準備接收數據位
{
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位數據位
{
RxdBuf >>= 1; //低位在先，所以將之前接收的位向右移
if (PIN_RXD) //接收腳為1時，緩沖器最高位置1；為0時不處理即仍保持移位后的0
{
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，方能認為數據有效
{
RxdEnd = 1; //置接收結束標志
}
}
}
}
同學們通過學習我們的程序，也慢慢感受到了，程序的延時部分已經不再使用簡單的delay來完成了，我們要通過我們的程序編寫積累，慢慢提高自己靈活運用定時器的能力。一個小小的定時器，可以幫我們完成很多很多工作。
編輯：admin 最后修改時間：2018-05-08
