模拟串口
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*作 者:温子祺
*联系方式:wenziqi@hotmail.com
*说 明:模拟串口实验
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传统的8051系列单片机一般都配备一个串口，而STC
方法1：使用能够支持多串口通信的单片机，不过通过更换其他单片机来代替8051系列单片机，这样就会直接导致成本的增加，优点就是编程简单，而且通信稳定可靠。
方法2：在IO资源比较充足的情况下，可以通过IO来模拟串口的通信，虽然这样会增加编程的难度，模拟串口的波特率会比真正的串口通信低一个层次，但是唯一优点就是成本上得到控制，而且通过不同的IO组合可以实现更加之多的模拟串口，在实际应用中往往会采用模拟串口的方法来实现多串口通信。
普遍使用串口通信的数据流都是1位起始位、8位数据位、1位停止位的格式的,如表
表
|
起始位 |
8位数据位 |
停止位 |
|||||||
|
0 |
Bit0 |
Bit1 |
Bit2 |
Bit3 |
Bit4 |
Bit5 |
Bit6 |
Bit7 |
1 |
要注意的是，起始位作为识别是否有数据到来，停止位标志数据已经发送完毕。起始位固定值为0，停止位固定值为1，那么为什么起始位要是0，停止位要是1呢？这个很好理解，假设停止位固定值为1，为了更加易识别数据的到来，电平的跳变最为简单也最容易识别，那么当有数据来的时候，只要在规定的时间内检测到发送过来的第一位的电平是否0值，就可以确定是否有数据到来；另外停止位为1的作用就是当没有收发数据之后引脚置为高电平起到抗干扰的作用。
在平时使用红外无线收发数据时，一般都采用模拟串口来实现的，但是有个问题要注意，波特率越高，传输距离越近；波特率越低，传输距离越远。对于这些通过模拟串口进行数据传输，波特率适宜为1200b/s来进行数据传输。
例子：在使用单片机的串口接收数据实验当中，使用串口调试助手发送16字节数据，单片机采用模拟串口的方法将接收到的数据返发到PC机。
模拟串口实验代码：
1 #include "stc.h"
2
3 #define RXD P3_0 //宏定义:接收数据的引脚
4 #define TXD P3_1 //宏定义:发送数据的引脚
5 #define RECEIVE_MAX_BYTES 16//宏定义:最大接收字节数
6
7 #define TIMER_ENABLE() {TL0=TH0;TR0=1;fTimeouts=0;}//使能T/C
8 #define TIMER_DISABLE() {TR0=0;fTimeouts=0;}//禁止T/C
9 #define TIMER_WAIT() {while(!fTimeouts);fTimeouts=0;}//等待T/C超时
10
11
12 unsigned char fTimeouts=0;//T/C超时溢出标志位
13 unsigned char RecvBuf[16];//接收数据缓冲区
14 unsigned char RecvCount=0;//接收数据计数器
15
16
17 /****************************************
18 *函数名称:SendByte
19 *输 入:byte 要发送的字节
20 *输 出:无
21 *功 能:串口发送单个字节
22 ******************************************/
23 void SendByte(unsigned char b)
24 {
25 unsigned char i=8;
26
27 TXD=0;
28
29 TIMER_ENABLE();
30 TIMER_WAIT();
31
32
33 while(i--)
34 {
35 if(b&1)TXD=1;
36 else TXD=0;
37
38 TIMER_WAIT();
39
40 b>>=1;
41
42 }
43
44
45 TXD=1;
46
47 TIMER_WAIT();
48 TIMER_DISABLE();
49 }
50 /****************************************
51 *函数名称:RecvByte
52 *输 入:无
53 *输 出:单个字节
54 *功 能:串口 接收单个字节
55 ******************************************/
56 unsigned char RecvByte(void)
57 {
58 unsigned char i;
59 unsigned char b=0;
60
61 TIMER_ENABLE();
62 TIMER_WAIT();
63
64 for(i=0;i<8;i++)
65 {
66 if(RXD)b|=(1<<i);
67
68 TIMER_WAIT();
69 }
70
71 TIMER_WAIT(); //等待结束位
72 TIMER_DISABLE();
73
74 return b;
75
76 }
77 /****************************************
78 *函数名称:PrintfStr
79 *输 入:pstr 字符串
80 *输 出:无
81 *功 能:串口 打印字符串
82 ******************************************/
83 void PrintfStr(char * pstr)
84 {
85 while(pstr && *pstr)
86 {
87 SendByte(*pstr++);
88 }
89 }
90 /****************************************
91 *函数名称:TimerInit
92 *输 入:无
93 *输 出:无
94 *功 能:T/C初始化
95 ******************************************/
96 void TimerInit(void)
97 {
98 TMOD=0x02;
99 TR0=0;
100 TF0=0;
101 TH0=(256-99);
102 TL0=TH0;
103 ET0=1;
104 EA=1;
105 }
106 /****************************************
107 *函数名称:StartBitCome
108 *输 入:无
109 *输 出:0/1
110 *功 能:是否有起始位到达
111 ******************************************/
112 unsigned char StartBitCome(void)
113 {
114 return (RXD==0);
115 }
116 /****************************************
117 *函数名称:main
118 *输 入:无
119 *输 出:无
120 *功 能:函数主体
121 ******************************************/
122 void main(void)
123 {
124 unsigned char i;
125
126 TimerInit();
127
128 PrintfStr("Hello 8051\r\n");
129
130 while(1)
131 {
132 if(StartBitCome())
133 {
134 RecvBuf[RecvCount++]=RecvByte();
135
136 if(RecvCount>=RECEIVE_MAX_BYTES)
137 {
138 RecvCount=0;
139
140 for(i=0;i<RECEIVE_MAX_BYTES;i++)
141 {
142 SendByte(RecvBuf[i]);
143 }
144 }
145 }
146
147 }
148 }
149 /****************************************
150 *函数名称:TimerIRQ
151 *输 入:无
152 *输 出:无
153 *功 能:T/C0中断服务函数
154 ******************************************/
155 void Timer0IRQ(void) interrupt 1 using 0
156 {
157 fTimeouts=1;
158 }
159
代码分析
在模拟串口实验代码中，宏的使用占用了相当的一部分。
#define RXD P3_0 //宏定义:接收数据的引脚
#define TXD P3_1 //宏定义:发送数据的引脚
#define TIMER_ENABLE() {TL0=TH0;TR0=1;fTimeouts=0;}//使能T/C
#define TIMER_DISABLE() {TR0=0;fTimeouts=0;}//禁止T/C
#define TIMER_WAIT() {while(!fTimeouts);fTimeouts=0;}//等待T/C超时
模拟串口接收引脚为P3.0，发送引脚为P3.1。为了达到精确的定时，减少模拟串口时收发数据的累积误差，有必要通过对T/C进行频繁的使能和禁止等操作。例如宏TIMER_ENABLE为使能T/C，宏TIMER_DISABLE禁止T/C，宏TIMER_WAIT等待T/C超时。
模拟串口的工作波特率为9600b/s，在串口收发的数据流当中，每一位的时间为1/9600≈104us，
若单片机工作在12MHz频率下，使用T/C0工作在方式2，那么为了达到104us的定时时间，TH0、TL0的初值为256-104=152，在实际的模拟串口中，往往出现收发数据不正确的现象。原因就在于TH0、TL0的初值，或许很多人会疑惑，按道理来说，计算T/C0的初值是没有错的。对，是没有错，但是在SendByte和Recv的函数当中，执行每一行代码都要消耗一定的时间，这就是所谓的“累积误差”导致收发数据出现问题，因此我们必须通过实际测试得到TH0、TL0的初值，最佳值256-99=157。那么在T/C初始化TimerInit函数中，TH0、TL0的初值不能够按照常规来计算得到，实际初值在正常初值附近，可以通过实际测试得到。
模拟串口主要复杂在模拟串口发送与接收，具体实现函数在SendByte和RecvByte函数，这两个函数必须要遵循“1位起始位、8位数据位、1位停止位”的数据流。
SendByte函数用于模拟串口发送数据，以起始位“
RecvByte函数用于模拟串口接收数据，一旦检测到起始位“
main函数完成T/C的初始化，在while(1)死循环以检测起始位“
