【IoT】实现模拟串口 UART 的三种方法(51 单片机为例)

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产品人卫朋 发表于 2021/10/29 23:09:02 2021/10/29
【摘要】 一般的 51 系列单片机只提供一个串口,需要更多串口就只能靠程序模拟。 1、什么是模拟串口 模拟串口就是利用51的两个输入输出引脚如P1.0和P1.1,置1或0分别代表高低电平,也就是串口通信中所说的位,如起始位用低电平,则将其置0,停止位为高电平,则将其置1,各种数据位和校验位则根据情况置1或置0。 2、什么是波特率 串口通信...

一般的 51 系列单片机只提供一个串口,需要更多串口就只能靠程序模拟。

1、什么是模拟串口

模拟串口就是利用51的两个输入输出引脚如P1.0和P1.1,置1或0分别代表高低电平,也就是串口通信中所说的位,如起始位用低电平,则将其置0,停止位为高电平,则将其置1,各种数据位和校验位则根据情况置1或置0。

2、什么是波特率

串口通信的波特率,说到底只是每位电平持续的时间,波特率越高,持续的时间越短。如波特率为9600bps,即每一位传送时间为1000ms/9600=0.104ms,即位与位之间的延时为0.104毫秒。

单片机的延时是通过执行若干条指令来达到目的的,因为每条指令为1-3个指令周期,可通过若干个指令周期来进行延时,

3、指令周期

单片机常用11.0592M的的晶振,用此频率则每个指令周期的时间为(12/11.0592)us,那么波特率为9600BPS每位要间融多少个指令周期呢?

指令周期s=(1000000/9600)/(12/11.0592)=96,刚好为一整数,如果为4800BPS则为96x2=192,如为19200BPS则为48,刚好都为整数个指令周期。

4、模拟串口实现

以11.0592M的晶振为例,实现三种模拟串口的方法:

方法一: 延时法

分析: 

此种方法在接收上存在一定的难度,主要是采样定位需较准确,另外还必须知道每条语句的指令周期数。

此法可能模拟若干个串口,实际中采用它的人也很多,但如果你用Keil C,本人不建议使用此种方法,上述程序在P89C52、AT89C52、W78E52三种单片机上实验通过。

通过上述计算大家知道,串口的每位需延时0.104秒,中间可执行96个指令周期。


  
  1. #define uchar unsigned char
  2. sbit P1_0 = 0x90;
  3. sbit P1_1 = 0x91;
  4. sbit P1_2 = 0x92;
  5. #define RXD P1_0 //接收脚
  6. #define TXD P1_1 //发送脚
  7. #define WRDYN 44 //写延时
  8. #define RDDYN 43 //读延时
  9. //延时程序
  10. void Delay2cp(unsigned char i)
  11. {
  12.   while(--i); //刚好两个指令周期。
  13. }
  14. //往串口发送一个字节
  15. void WByte(uchar input)
  16. {
  17. uchar i=8;
  18. TXD=(bit)0; //发送启始位
  19. Delay2cp(39);
  20. //发送8位数据位
  21. while(i--)
  22. {
  23. TXD=(bit)(input&0x01); //先传低位
  24. Delay2cp(36);
  25. input=input>>1;
  26. }
  27. //发送校验位(无)
  28. TXD=(bit)1; //发送结束位
  29. Delay2cp(46);
  30. }
  31. //从串口接收一个字节
  32. uchar RByte(void)
  33. {
  34. uchar Output=0;
  35. uchar i=8;
  36. uchar temp=RDDYN;
  37. //接收8位数据位
  38. Delay2cp(RDDYN*1.5); //此处注意,等过起始位
  39. while(i--)
  40. {
  41. Output >>=1;
  42. if(RXD) Output |=0x80; //先收低位
  43. Delay2cp(35); //(96-26)/2,循环共占用26个指令周期
  44. }
  45. while(--temp) //在指定的时间内搜寻结束位。
  46. {
  47. Delay2cp(1);
  48. if(RXD)break; //收到结束位便退出
  49. }
  50. return Output;
  51. }

方法二: 计数法

分析: 

51的计数器在每指令周期加1,直到溢出,同时硬件置溢出标志位。这样我们就可以通过预置初值的方法让机器每96个指令周期产生一次溢出,程序不断的查询溢出标志来决定是否发送或接收下一位。接收和发送都很准确,另外不需要计算每条语句的指令周期数。


  
  1. //计数器初始化
  2. void S2INI(void)
  3. {
  4. TMOD |=0x02; //计数器0,方式2
  5. TH0=0xA0;    //预值为256-96=140,十六进制A0
  6. TL0=TH0;
  7. TR0=1;       //开始计数
  8. TF0=0;
  9. }
  10. //查询计数器溢出标志位
  11. void WaitTF0( void )
  12. {
  13. while(!TF0);
  14. TF0=0;
  15. }
  16. //向串口发送一个字节数据
  17. void WByte(uchar input)
  18. {
  19. //发送启始位
  20. uchar i=8;
  21. TR0=1;
  22. TXD=(bit)0;
  23. WaitTF0();
  24. //发送8位数据位
  25. while(i--)
  26. {
  27. TXD=(bit)(input&0x01);//先传低位
  28. WaitTF0();
  29. input=input>>1;
  30. }
  31. //发送校验位(无)
  32. //发送结束位
  33. TXD=(bit)1;
  34. WaitTF0();
  35. TR0=0;
  36. }

方法三:中断法

分析:

中断的方法和计数器的方法差不多,只是当计算器溢出时便产生一次中断,用户可以在中断程序中置标志,程序不断的查询该标志来决定是否发送或接收下一位,当然程序中需对中断进行初始化,同时编写中断程序。本程序使用Timer0中断。

另外还需注明的是本文所说的串口就是通常的三线制异步通信串口(UART),只用 RXD、TXD、GND。


  
  1. #define TM0_FLAG P1_2 //设传输标志位
  2. //计数器及中断初始化
  3. void S2INI(void)
  4. {
  5. TMOD |=0x02; //计数器0,方式2
  6. TH0=0xA0;    //预值为256-96=140,十六进制A0
  7. TL0=TH0;
  8. TR0=0;       //在发送或接收才开始使用
  9. TF0=0;
  10. ET0=1;       //允许定时器0中断
  11. EA=1;        //中断允许总开关
  12. }
  13. //接收一个字符
  14. uchar RByte()
  15. {
  16. uchar Output=0;
  17. uchar i=8;
  18. TR0=1; //启动Timer0
  19. TL0=TH0;
  20. WaitTF0(); //等过起始位
  21. //接收8位数据位
  22. while(i--)
  23. {
  24. Output >>=1;
  25. if(RXD) Output |=0x80; //先收低位
  26. WaitTF0(); //位间延时
  27. }
  28. while(!TM0_FLAG) if(RXD) break;
  29. TR0=0; //停止Timer0
  30. return Output;
  31. }
  32. //中断1处理程序
  33. void IntTimer0() interrupt 1
  34. {
  35. TM0_FLAG=1; //设置标志位。
  36. }
  37. //查询传输标志位
  38. void WaitTF0( void )
  39. {
  40. while(!TM0_FLAG) ;
  41. TM0_FLAG=0; //清标志位
  42. }

 

 


refer:

http://www.elecfans.com/d/650267.html

 

 

文章来源: blog.csdn.net,作者:简一商业,版权归原作者所有,如需转载,请联系作者。

原文链接:blog.csdn.net/liwei16611/article/details/93503026

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