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。至于串口通信的波特率,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,可即是通过若干个指令周期来进行延时的,单片机常用11.0592M的的晶振,现在我要告诉你这个奇怪数字的来历。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,别的波特率就不算了,都刚好为整数个指令周期,妙吧。至于别的晶振频率大家自已去算吧。
现在就以11.0592M的晶振为例,谈谈三种模拟串口的方法。
方法一：延时法
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。
#define uchar unsigned char
sbit P1_0 = 0x90;
sbit P1_1 = 0x91;
sbit P1_2 = 0x92;
#define RXD P1_0
#define TXD P1_1
#define WRDYN 44 //写延时
#define RDDYN 43 //读延时
//往串口写一个字节
void WByte(uchar input)
{
uchar i=8;
TXD=(bit)0; //发送启始位
Delay2cp(39);
//发送8位数据位
while(i--)
{
TXD=(bit)(input&0x01); //先传低位
Delay2cp(36);
input=input>>1;
}
//发送校验位(无)
TXD=(bit)1; //发送结束位
Delay2cp(46);
}
//从串口读一个字节
uchar RByte(void)
{
uchar Output=0;
uchar i=8;
uchar temp=RDDYN;
//发送8位数据位
Delay2cp(RDDYN*1.5); //此处注意,等过起始位
while(i--)
{
Output >>=1;
if(RXD) Output =0x80; //先收低位
Delay2cp(35); //(96-26)/2,循环共占用26个指令周期
}
while(--temp) //在指定的时间内搜寻结束位。
{
Delay2cp(1);
if(RXD)break; //收到结束位便退出
}
return Output;
}
//延时程序*
void Delay2cp(unsigned char i)
{
while(--i); //刚好两个指令周期。
}
此种方法在接收上存在一定的难度,主要是采样定位存在需较准确,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KeilC,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。
方法二：计数法
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。
//计数器初始化
void S2INI(void)
{
TMOD =0x02; //计数器0,方式2
TH0=0xA0; //预值为256-96=140,十六进制A0
TL0=TH0;
TR0=1; //开始计数
TF0=0;
}
void WByte(uchar input)
{
//发送启始位
uchar i=8;
TR0=1;
TXD=(bit)0;
WaitTF0();
//发送8位数据位
while(i--)
{
TXD=(bit)(input&0x01); //先传低位
WaitTF0();
input=input>>1;
}
//发送校验位(无)
//发送结束位
TXD=(bit)1;
WaitTF0();
TR0=0;
}
//查询计数器溢出标志位
void WaitTF0( void )
{
while(!TF0);
TF0=0;
}
接收的程序,可以参考下一种方法,不再写出。这种办法个人感觉不错,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。
方法三：中断法
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。
#define TM0_FLAG P1_2 //设传输标志位
//计数器及中断初始化
void S2INI(void)
{
TMOD =0x02; //计数器0,方式2
TH0=0xA0; //预值为256-96=140,十六进制A0
TL0=TH0;
TR0=0; //在发送或接收才开始使用
TF0=0;
ET0=1; //允许定时器0中断
EA=1; //中断允许总开关
}
//接收一个字符
uchar RByte()
{
uchar Output=0;
uchar i=8;
TR0=1; //启动Timer0
TL0=TH0;
WaitTF0(); //等过起始位
//发送8位数据位
while(i--)
{
Output >>=1;
if(RXD) Output =0x80; //先收低位
WaitTF0(); //位间延时
}
while(!TM0_FLAG) if(RXD) break;
TR0=0; //停止Timer0
return Output;
}
//中断1处理程序
void IntTimer0() interrupt 1
{
TM0_FLAG=1; //设置标志位。
}
//查询传输标志位
void WaitTF0( void )
{
while(!TM0_FLAG);
TM0_FLAG=0; //清标志位
}
中断法也是我推荐的方法,和计数法大同小异。发送程序参考计数法,相信是件很容易的事。
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。
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AVR软件模拟串口程序
输出：用定时器控制普通IO口输出位
输入：用外部中断+定时器,判断位的宽度
好几天没休息,利用闲暇写的,也没找到别人的参考程序,不过终于算是稳定了,其实还应该有很多其它的方法可以试一下,比如用PWM输出串行数据,用输入捕获接收数据,或定时查询,或用任意一个IO口中断,则每个引脚都有可能现在还有些问题,全双工同时收发时发送偶尔出错,占用两个定时器有些浪费,以后再修改吧,最好加上各种波率。
本程序为直接摘出部分,删了无关的部分,在此可能有些变量没用,或有段落遗漏,请谅。
#include
#include
#include
#include
#define Sbit1() PORTD =1<#define Sbit0() PORTD&=~(1<
volatile unsigned int
eep_ms,//毫秒计时
keytime, //等待时间
SoundOnTime; ////
volatile unsigned char
rdata,
key,
start=0,
keycode, //
*TxPoint,
rtime,
INT0_time, //中断次数
RxLength=0, //接收长度
RUDR, //摸拟串口接收的数据
TxLength, //串口发送数据长度
SUDR; //串口发送的数据
unsigned char arr[10],DispBuff[10];
void Initial_IO(void)//IO口初始化
{
DDRD = 0X82; //PD1串口输出,PD0串口输入,PD2模拟串口输入（INT0）
PORTD = 0X82;//PD1输出高电平
}
void Initial_INT0(void)
{
EICRA =(1<EIMSK =1< }
void Initial_timer0(void)//定时器0初始化
{
TCCR0B =(1<TIMSK0 =(1< }
void Initial_timer1(void)
{
TCCR1A=(1< TCCR1B=(1<ICR1=1000;
TIMSK1 =(1< }
void Initial_timer2(void)
{
TCCR2B=(1<TIMSK2 =(1< }
void Initial_WDR(void)//看门狗初始化
{
wdt_enable(WDTO_1S);
wdt_reset();
}
void Initial(void)
{
Initial_IO();
Initial_timer0();
Initial_timer1();
Initial_timer2();
Initial_INT0();
Initial_WDR();
sei();
}
/*启动串口发送*/
void SendData(unsigned char *P,unsigned char DataLength)
{
TxLength=DataLength;
TxPoint=P;
start=0;
}
int main (void)
{
Initial();
while(1)
{
wdt_reset();
if((rdata)&&(eep_ms>10))//收到数据延时10mS后启动发送,回送验证数据
{
key=0;
SendData(&DispBuff[0],9);//发送DispBuff[0]的9位数据
while(TxLength);//等待发送完成
rdata=0;
eep_ms=0;
}
}
/*定时器0,100us溢出中断*/
SIGNAL(SIG_OVERFLOW0)
{
TCNT0=151;//重载数据,计时区间为151---255,共104uS,一个位的时间
if(TxLength)//
{
if(start==0)
{
Sbit0();//起始位
SUDR=*(TxPoint++);
}
else
{
if((start<=8))
{
if(SUDR&(1<<(start-1)))Sbit1();//数据1
else Sbit0();//数据0
}
else Sbit1();//停止位
}
if(start<10)start++;
else
{
TxLength--;//一字节 发送完成,字节数减1
start=0;
}//
}
}
/*定时器1,1ms溢出中断*/
SIGNAL(SIG_OVERFLOW1)
{
eep_ms++;
}
/*定时器2*/
SIGNAL(SIG_OVERFLOW2)
{
sei();
if(INT0_time)//有数据
{
INT0_time=0;//中断次数清0
rdata=1;//置有数据标志
eep_ms=0;
if(RxLength<10)DispBuff[RxLength++]=RUDR;
}
if(rtime<4)rtime++;//字节间隔时间,间隔3个字节重新开始一帧
else RxLength=0;
}
SIGNAL(SIG_INTERRUPT0)//INT0,边沿触发中断
{
unsigned char temp,temp2=0;
static unsigned char pre_TCNT2,j=0;
if(INT0_time==0)//一个字节第一个下降沿中断,起始位开始
{
TCNT2=130;
pre_TCNT2=130;
RUDR=0xff;//接收的数据初值
j=0; //位数清零
INT0_time++;//中断次数加一
}
else
{
temp=TCNT2;
if(temp>pre_TCNT2)temp2=temp-pre_TCNT2;//取一个高/低电平的宽度
if(temp2>10)//滤过窄电平（干扰信号）
{
pre_TCNT2=temp;//记录前一次的时间值
temp=0;
while(temp2>13)//计算位的个数,约13为一个位（8*13=104uS）
{
temp2-=13;//
temp++;
}
if(temp2>6)temp++;//计算位的个数,一般13为一个位
if(INT0_time==1)temp-=1;
if(INT0_time&1)//奇数次中断
{
while(temp)//位0的个数
{
RUDR&=~(1< temp--;
j++;
}
}
else j+=temp;//偶数,位1的个数,跳过
INT0_time++;//中断次数加一
}
}
rtime=0;
}