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[资料分享] 单片机GPIO口模拟串口的方法

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楼主
 楼主 | 2019-1-12 12:36 | 只看该作者 ||退出气泡模式 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
单片机GPIO口模拟串口的方法

    一般来说,按键的常用操作方式有三种:短按,长按重复响应,双击。但单片机系统中的按键,一般都无法像鼠标一样方便的完成双击的动作,所以很少使 用双击方式,于是只剩前两种方式最为普遍。当然,如果系统提供有较完善的GUI,那么只使用短按已经完全足够了,但在更多的简易系统中,提供长按重复响应 功能可能可以减少按键数量以及提高操作质量(某个设置值的快速调整)。     

单片机GPIO口模拟串口的方法
     随着单片机的使用日益频繁,用其作前置机进行采集和通信也常见于各种应用,一般是利用前置机采集各种终端数据后进行处理、存储,再主动或被动上报给管理站。这种情况下下,采集会需要一个串口,上报又需要另一个串口,这就要求单片机具有双串口的功能,但我们知道一般的51系列只提供一个串口,那么另一个串口只能靠程序模拟。
     本文所说的模拟串口, 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。

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。

附:51 IO口模拟串口通讯C源程序(定时器计数法)

#include
sbit BT_SND =P1^0;
sbit BT_REC =P1^1;
/**********************************************

IO 口模拟232通讯程序

使用两种方式的C程序 占用定时器0

**********************************************/

#define MODE_QUICK

#define F_TM F0

#define TIMER0_ENABLE   TL0=TH0; TR0=1;
#define TIMER0_DISABLE TR0=0;

sbit ACC0=    ACC^0;
sbit ACC1=    ACC^1;
sbit ACC2=    ACC^2;
sbit ACC3=    ACC^3;
sbit ACC4=    ACC^4;
sbit ACC5=    ACC^5;
sbit ACC6=    ACC^6;
sbit ACC7=    ACC^7;

void IntTimer0() interrupt 1
{
F_TM=1;
}

//发送一个字符
void PSendChar(unsigned char inch)
{
#ifdef MODE_QUICK
ACC=inch;

F_TM=0;
BT_SND=0; //start bit
TIMER0_ENABLE; //启动
while(!F_TM);

BT_SND=ACC0; //先送出低位
F_TM=0;
while(!F_TM);

BT_SND=ACC1;
F_TM=0;
while(!F_TM);

BT_SND=ACC2;
F_TM=0;
while(!F_TM);

BT_SND=ACC3;
F_TM=0;
while(!F_TM);

BT_SND=ACC4;
F_TM=0;
while(!F_TM);

BT_SND=ACC5;
F_TM=0;
while(!F_TM);

BT_SND=ACC6;
F_TM=0;
while(!F_TM);

BT_SND=ACC7;
F_TM=0;
while(!F_TM);

BT_SND=1;
F_TM=0;
while(!F_TM);


TIMER0_DISABLE; //停止timer
#else
unsigned char ii;

ii=0;

F_TM=0;
BT_SND=0; //start bit
TIMER0_ENABLE; //启动
while(!F_TM);

while(ii<8)
{
if(inch&1)
{
BT_SND=1;
}
else
{
BT_SND=0;
}
F_TM=0;
while(!F_TM);
ii++;
inch>>=1;
}
BT_SND=1;
F_TM=0;
while(!F_TM);

#endif
TIMER0_DISABLE; //停止timer
}
//接收一个字符
unsigned char PGetChar()
{
#ifdef MODE_QUICK

TIMER0_ENABLE;
F_TM=0;
while(!F_TM); //等过起始位
ACC0=BT_REC;

TL0=TH0;

F_TM=0;
while(!F_TM);
ACC1=BT_REC;

F_TM=0;
while(!F_TM);
ACC2=BT_REC;

F_TM=0;
while(!F_TM);
ACC3=BT_REC;

F_TM=0;
while(!F_TM);
ACC4=BT_REC;

F_TM=0;
while(!F_TM);
ACC5=BT_REC;

F_TM=0;
while(!F_TM);
ACC6=BT_REC;

F_TM=0;
while(!F_TM);
ACC7=BT_REC;

F_TM=0;

while(!F_TM)
{
if(BT_REC)
{
break;
}
}
TIMER0_DISABLE; //停止timer
return ACC;
#else
unsigned char rch,ii;
TIMER0_ENABLE;
F_TM=0;
ii=0;
rch=0;
while(!F_TM); //等过起始位

while(ii<8)
{
rch>>=1;
if(BT_REC)
{
rch|=0x80;
}
ii++;
F_TM=0;
while(!F_TM);

}
F_TM=0;
while(!F_TM)
{
if(BT_REC)
{
break;
}

}
TIMER0_DISABLE; //停止timer
return rch;

#endif

}
//检查是不是有起始位
bit StartBitOn()
{
return   (BT_REC==0);

}
void main()
{
unsigned char gch;

TMOD=0x22; /*定时器1为工作模式2(8位自动重装),0为模式2(8位自动重装) */
PCON=00;

TR0=0; //在发送或接收才开始使用
TF0=0;
TH0=(256-96); //9600bps 就是 1000000/9600=104.167微秒 执行的timer是
              //104.167*11.0592/12= 96
TL0=TH0;
ET0=1;
EA=1;

PSendChar(0x55);
PSendChar(0xaa);
PSendChar(0x00);
PSendChar(0xff);

while(1)
{
if(StartBitOn())
{
gch=PGetChar();
PSendChar(gch);
}
}

}








沙发
| 2019-1-12 22:38 | 只看该作者
模拟的吗?   
板凳
| 2019-1-12 22:38 | 只看该作者
有利用Timer A实现的方法
地板
| 2019-1-12 22:38 | 只看该作者
怎么不适用spi或者iic呢?
5
| 2019-1-12 22:39 | 只看该作者
定时器实现的           
6
| 2019-1-12 22:39 | 只看该作者
定时器实现串口不稳定。     
7
| 2019-1-12 22:39 | 只看该作者

通过定时器能够实现串口。   
8
| 2019-1-12 22:39 | 只看该作者
可以实现串口芯片试试。
9
| 2019-1-12 22:40 | 只看该作者
定时器模拟的            
10
| 2019-1-12 22:40 | 只看该作者
谢谢楼主的分享资料。   
11
| 2019-1-12 22:40 | 只看该作者
可以使用其他的芯片替代的。     
12
| 2019-1-12 22:40 | 只看该作者
楼主使用的是什么芯片呢?  
13
| 2019-1-12 22:40 | 只看该作者
USCI模块可以配置成UART通信模式
14
| 2019-1-12 22:40 | 只看该作者
你说的是哪个板子呢?      
15
| 2019-1-12 22:41 | 只看该作者
通过定时器实现串口发送。
16
| 2019-1-12 22:41 | 只看该作者
采用模拟串口实现的吧。         
17
| 2019-1-12 22:41 | 只看该作者
没有尝试过定时器吗?
18
| 2019-1-12 22:41 | 只看该作者
定时器实现串口了。      
19
| 2019-1-12 22:41 | 只看该作者
可能波特率不是很准确。
20
| 2019-1-12 22:41 | 只看该作者
模拟串口的效果不是很好。      
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