起因

雙單片機(jī)通信，MCU資源受限，無(wú)法使用片上UART通道，只可用普通I/O

成果

使用2個(gè)普通I/O端口，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)UART協(xié)議的數(shù)據(jù)全雙工收發(fā)，8bits數(shù)據(jù)位、1600波特率，可移植其它單片機(jī)

資源占用

·1個(gè)定時(shí)器

·2個(gè)普通I/O端口

IDE

keil V4

硬件

51最小系統(tǒng)板

一、UART協(xié)議

二、思路

1>數(shù)據(jù)的發(fā)送其實(shí)就是控制發(fā)送引腳Ptxd的電平隨著固定時(shí)序變化，那么固定的、周期性的時(shí)序需要一個(gè)定時(shí)器來(lái)產(chǎn)生。為了保證定時(shí)器周期高精度穩(wěn)定可控，選用自動(dòng)重裝定時(shí)器模式 。為了盡可能的減少資源占用，發(fā)送和接收共用一個(gè)定時(shí)器資源。

2>程序的設(shè)計(jì)采用狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)模式，這樣可以避免獨(dú)占CPU，并且利于移植到各種狀態(tài)機(jī)系統(tǒng)。狀態(tài)遷移程序在ISR中實(shí)現(xiàn)。  

3>定時(shí)器的中斷頻率為波特率的3倍[之所以這樣做后面介紹接收時(shí)詳述]。

4>開(kāi)啟發(fā)送之后，ISR中發(fā)送相關(guān)程序得到執(zhí)行，每3次中斷處理1bit.根據(jù)時(shí)序，先產(chǎn)生bit0[起始位]，然后根據(jù)8bit型數(shù)據(jù)依次在時(shí)序線上控制Ptxd的電平高低。數(shù)據(jù)位發(fā)送完畢后，若設(shè)置了校驗(yàn)位，則對(duì)8bits數(shù)據(jù)中bit1的數(shù)量進(jìn)行判斷，根據(jù)奇偶校驗(yàn)對(duì)bit1的數(shù)量通過(guò)控制Prxd的電平進(jìn)行奇偶補(bǔ)全[發(fā)送數(shù)據(jù)位時(shí)對(duì)bit1進(jìn)行計(jì)數(shù)]。然后根據(jù)設(shè)置發(fā)送對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度的bit1[停止位]。最后，判斷發(fā)送數(shù)據(jù)是否達(dá)到發(fā)送長(zhǎng)度，若發(fā)送長(zhǎng)度到達(dá)，則結(jié)束發(fā)送程序執(zhí)行，否則繼續(xù)循環(huán)發(fā)送。

5>開(kāi)啟接收之后，ISR中接收相關(guān)程序得到執(zhí)行，并與發(fā)送程序互不干涉。首先每次中斷都判斷Prxd的電平是否置低[檢測(cè)起始位]，當(dāng)檢測(cè)到bit0之后，四個(gè)中斷后進(jìn)行數(shù)據(jù)位最低位的接收。這里之所以選擇四個(gè)中斷的延時(shí)，是因?yàn)楫?dāng)檢測(cè)到bit0[起始位]的時(shí)刻，不管此時(shí)處于實(shí)際起始位的哪個(gè)時(shí)間點(diǎn)位置，四個(gè)中斷后即下一次判斷的位置總會(huì)是最接近一位數(shù)據(jù)中心那個(gè)點(diǎn)[一個(gè)bit中有三次中斷點(diǎn)，有一個(gè)最接近中心，越接近中心越能免受發(fā)送與接收波特率不同步的影響，具體細(xì)節(jié)畫(huà)圖可知]。之后的每一位改為每三個(gè)中斷進(jìn)行一次判斷處理[與波特率同步]。處理到校驗(yàn)位時(shí)，如果設(shè)置了奇偶校驗(yàn)，則對(duì)校驗(yàn)結(jié)果輸出至設(shè)置好的校驗(yàn)標(biāo)志位中，外圍程序可根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)位判斷是否校驗(yàn)出錯(cuò)。然后判斷接收數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度是否達(dá)到設(shè)置長(zhǎng)度，若沒(méi)有，則等待至Prxd變?yōu)楦唠娖胶罄^續(xù)循環(huán)接收。

三、代碼[關(guān)鍵部分]

static void Xuart_isr(void) interrupt 3

{ Pts = ~Pts;

if(++CNTisr == 3)

{

CNTisr = 0;

/***************************SEND***************************/

if(Fsend == SET)

{

switch(SEQsend)

{

// 起始位0:1bit

case 0:

Ptxd = LOW;

SEQsend = 1;

break;

// 數(shù)據(jù)位SEND   

case 1:

if((*ptr_send) & (1 << CNTsend_i))

{

CNTbit1++;

Ptxd = HIGH;

}

else

{

Ptxd = LOW;

}

if(CNTsend_i >= 7)

{

CNTsend_i = 0;

switch(Xuart_config.bit_parity)

{

case NONE: // 無(wú)校驗(yàn)

SEQsend = 4;

break;

case ODD: // 奇校驗(yàn)

SEQsend = 2;

break;

case EVEN: // 偶校驗(yàn)

SEQsend = 3;

break;

default:

SEQsend = 4;

break;

}

}

else{

CNTsend_i++;

}

break;

// 奇校驗(yàn)

case 2:

if((CNTbit1 % 2) == 0) // 偶數(shù)個(gè)1

{

Ptxd = HIGH;

}

else

{

Ptxd = LOW;

}

CNTbit1 = 0;

SEQsend = 4;

break;

// 偶校驗(yàn)

case 3:

if((CNTbit1 % 2) == 0) // 偶數(shù)個(gè)1

{

Ptxd = LOW;

}

else

{

Ptxd = HIGH;

}

SEQsend = 4;

break;

// 停止位

case 4:

CNTbit1 = 0;

switch(Xuart_config.bit_stop)

{

case S_1BIT:

SEQsend = 5;

break;

case S_2BIT:

if(++CNTstbit == 2)

{

CNTstbit = 0;

SEQsend = 5;

}

break;

default:

//SEQsend = 5;

break;

}

Ptxd = HIGH;

break;

// 下一幀or結(jié)束

case 5:

if(CNTsend_j >= len_send - 1)  // 發(fā)送完畢處理

{

CNTsend_j = 0;

Fsend_end = SET;

Fsend = CLR;

//TR1 = 0;

}

else

{

CNTsend_j++;

ptr_send++;

}

SEQsend = 0;

break;

default:

SEQsend = 0;

CNTsend_i = 0;

CNTsend_j = 0;

CNTbit1 = 0;

Fsend_end = SET;

Fsend = CLR;

TR1 = 0;

}

}

}

/**************************RECEIVE*************************/

if(Freceive == SET)

{

switch(SEQreceive)

{

// 起始位bit0

case 0:

if(Prxd == LOW) // 收到起始位bit0

{

SEQreceive = 1;

CNTrec = 0;

break;

}

break;

// 8bits_bit1數(shù)據(jù) 

case 1:

if(++CNTrec == 4) // 第一次進(jìn)來(lái)時(shí)為4個(gè)周期,提升容錯(cuò)率

{   // 其它時(shí)機(jī)進(jìn)來(lái)為3個(gè)周期，保持同步性

CNTrec = 1;

if(Prxd == HIGH)

{

CNTbit1_++;

*ptr_receive |= (U8)(1 << CNTreceive_i);

}

else

{

*ptr_receive &= (U8)(~(1 << CNTreceive_i));

}

if(CNTreceive_i >= 7) // 1幀接收完畢

{

CNTreceive_i = 0;

CNTrec = 0;

switch(Xuart_config.bit_parity) 

{

case NONE: // 無(wú)校驗(yàn)

SEQreceive = 4;    

break;

case ODD: // 奇校驗(yàn)

SEQreceive = 2;

break;

case EVEN: // 偶校驗(yàn)

SEQreceive = 3;

break;

default:

SEQreceive = 4;    

break;

}

}

else

{

CNTreceive_i++;

}

}

break; 

// 奇校驗(yàn)

case 2:

if(++CNTrec == 3) // 3個(gè)周期進(jìn)入

{

CNTrec = 0;

if((CNTbit1_ % 2) & (!Prxd)) // 校驗(yàn)正確

{

Freceive_parity = RIGHT;

}

else // 校驗(yàn)錯(cuò)誤

{

Freceive_parity = ERROR;

}

CNTbit1_ = 0;

SEQreceive = 4;

break;

}

break;

// 偶校驗(yàn)

case 3:

if(++CNTrec == 3) // 3個(gè)周期進(jìn)入

{

CNTrec = 0;

if((CNTbit1_ % 2) & (Prxd)) // 校驗(yàn)正確

{

Freceive_parity = RIGHT;

}

else // 校驗(yàn)錯(cuò)誤

{

Freceive_parity = ERROR;

}

SEQreceive = 4;

break;

}

break;

// 幀結(jié)束

case 4:

if(Prxd == HIGH)

{

if(CNTreceive_j >= (len_receive - 1))

{

CNTreceive_j = 0;

Freceive = CLR;

Freceive_end = SET;

}

else

{

CNTreceive_j++;

ptr_receive++;

}

SEQreceive = 0;

break;

}

break;

default:

break;

}

}

}

四、回環(huán)測(cè)試

1.示波器

??2.串口助手回環(huán)測(cè)試