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使用软件模拟硬件串口模块

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 楼主| 会笑的星星 发表于 2020-4-5 09:38 | 显示全部楼层 |阅读模式
模拟, 软件, 硬件, 串口模块, SIM
本帖最后由 会笑的星星 于 2020-4-5 09:44 编辑

有时由于单片机的硬件串口不够用，在要求不高的情况下，比如发送一些调试信息，我们就可以使用I/O口模拟一个串口以完成要做的事情。要自己模拟串口，我们必须要知道串口时序图，如下图所示。


知道时序图，我们就可以编写代码。下面代码是我写的一个模拟串口，波特率取决于你的要求，但模拟串口不宜使用高波特率，一般而言推荐9600以下会比较好，另外该模拟串口没有奇偶校验位。

首先来看看sim_uart.h文件。

复制
  1. //sim_uart.h
    


  2. 

  3. #ifndef _SIM_UART_
    

  4. #define _SIM_UART_
    


  5. 

  6. #include "stm8s.h" //替换成自己的头文件
    


  7. 

  8. #define SIM_UART_IO_H   GPIOA->ODR |= 0x08 //拉高，需要更换成你自己的管脚
    

  9. #define SIM_UART_IO_L   GPIOA->ODR &= ~0x08//拉低，需要更换成你自己的管脚
    


  10. 

  11. //把每一个数据按照时序图发送出去。为保证实时性，这个函数需要在中断中调用，调用
    

  12. //间隔取决于串口波特率。比如我需要的串口波特率是9600bps，那么传送一bit所要的时
    

  13. //间就是104us，此时中断的调用间隔就是104us
    

  14. void app_sim_uart_transmit(void );
    


  15. 

  16. //把一个字节的数据复制到串口缓冲区，这相当于把数据放到硬件串口的数据缓冲区
    

  17. void app_sim_uart_tx_set_data(unsigned char  data);
    


  18. 

  19. //查询一个串口缓冲区的数据是否发送完成，如果完成返回0，否则返回1
    

  20. unsigned char app_sim_uart_get_tx_state(void );
    


  21. 

  22. //初始化模拟串口模块的参数
    

  23. void app_sim_uart_init(void );
    


  24. 

  25. #endif

再看看sim_uart.c文件。

复制
  1. //sim_uart.c
    

  2.                 
    

  3. #include "sim_uart.h"
    

  4.                 
    

  5. struct
    

  6. {
    

  7.    unsigned char data;
    

  8.    unsigned char step : 3,
    

  9.                  start_f : 1,
    

  10.                  bit_cnt: 4;                  
    

  11. }sim_uart;
    

  12.                 
    

  13. typedef enum
    

  14. {
    

  15.   SIM_UART_IDEL,
    

  16.   SIM_UART_DATA_SEND_START,
    

  17.   SIM_UART_DATA_SEND,
    

  18.   SIM_UART_DATA_SEND_DONE
    

  19.   }sim_uart_send_state_t;
    

  20.                 
    

  21. ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
    

  22. //初始化串口模块
    

  23. void app_sim_uart_init(void )
    

  24. {
    

  25.    sim_uart.step = SIM_UART_DATA_SEND_INIT;
    

  26.    sim_uart.start_f  = 0;
    

  27.    SIM_UART_IO_H; 
    

  28. }   
    


  29. 

  30. //检查发送状态
    

  31. unsigned char app_sim_uart_get_tx_state(void )
    

  32. {
    

  33.   if(!sim_uart.start_f)
    

  34.   {
    

  35.     return 0;
    

  36.   }
    

  37.   
    

  38.   return 1;
    

  39. }
    


  40. 

  41. //将数据放到串口缓冲区
    

  42. void  app_sim_uart_tx_set_data(unsigned char data)
    

  43. {
    

  44.   sim_uart.data = data;
    

  45.   sim_uart.start_f = 1;
    

  46.   sim_uart.step = SIM_UART_DATA_SEND_INIT;
    

  47. }
    


  48. 

  49. //这个函数模拟了串口的时序
    

  50. void app_sim_uart_transmit(void )
    

  51. {                
    

  52.   if(sim_uart.start_f == 1)
    

  53.   {          
    

  54.      switch(sim_uart.step)
    

  55.      {
    

  56.             case SIM_UART_DATA_SEND:
    

  57.                 if(sim_uart.data & 1) 
    

  58.                 {
    

  59.                   SIM_UART_IO_H;
    

  60.                 }
    

  61.                 else 
    

  62.                 {
    

  63.                   SIM_UART_IO_L;
    

  64.                 }
    

  65.                         
    

  66.                 sim_uart.data >>= 1;
    

  67.                 if(++sim_uart.bit_cnt >= 8)
    

  68.                 {
    

  69.                   sim_uart.bit_cnt = 0;
    

  70.                   sim_uart.step = SIM_UART_DATA_SEND_DONE;
    

  71.                 }
    

  72.                break;
    

  73.                         
    

  74.            case SIM_UART_DATA_SEND_DONE:
    

  75.                SIM_UART_IO_H;
    

  76.                sim_uart.start_f = 0;
    

  77.                sim_uart.step = SIM_UART_DATA_SEND_INIT;
    

  78.                break;
    

  79.                          
    

  80.            case SIM_UART_DATA_SEND_START:
    

  81.                 SIM_UART_IO_L;
    

  82.                 sim_uart.step = SIM_UART_DATA_SEND;
    

  83.                 break;
    


  84. 

  85.            case SIM_UART_DATA_SEND_INIT:
    

  86.                 SIM_UART_IO_H;
    

  87.                 sim_uart.bit_cnt = 0;
    

  88.                 sim_uart.step = SIM_UART_DATA_SEND_START;
    

  89.                 break;
    

  90.      }
    

  91.   }
    

  92. }
    

  93.         

最后来看看如何应用上述的模拟串口。

首先，在硬件中断中调用app_sim_uart_transmit()函数，如下所示。

复制
  1. //9600bps，104us定时中断
    

  2. INTERRUPT_HANDLER(TIM4_UPD_OVF_IRQHandler, 23)
    

  3. {
    

  4.   app_sim_uart_transmit();
    


  5. 

  6.   TIM4->SR1 = (uint8_t)(~TIM4_IT_UPDATE);
    

  7. }

接下来我们可以在应用层中使用模拟串口了，如下所示。

复制
  1. #include "sim_uart.h"
    


  2. 

  3. main()
    

  4. {
    

  5.   app_sim_uart_init();  
    

  6.   
    

  7.   while(1)
    

  8.   {
    

  9.    //检查串口缓冲区是否为空，如果为空，发送下一个字节   
    

  10.    if(app_sim_uart_get_tx_state() == 0)
    

  11.    {
    

  12.       //发送下一个字节的数据
    

  13.       app_sim_uart_tx_set_data(0xaa);
    

  14.    }
    

  15.   }
    

  16. }

上述代码是经过实际检验的，如果需要，可以在自己的项目中简单修改一下I/O口后应该就能方便的移植到你的项目中了。


参考：
通用队列以及应用
https://bbs.21ic.com/icview-2894504-1-1.html

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旭日东起 发表于 2020-4-9 10:33 | 显示全部楼层
谢谢了
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叶春勇 发表于 2020-4-9 18:20 | 显示全部楼层
好贴，漏了，顶起。
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airwill 发表于 2020-4-11 16:51 | 显示全部楼层
io 口模拟串口,  发送还比较简单一些,  接收会麻烦些
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andy520520 发表于 2020-12-4 15:11 | 显示全部楼层
用软件模拟发送根本就不是难事

你用软件实现实现串口接收试下？
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andy520520 发表于 2020-12-8 08:48 | 显示全部楼层
case SIM_UART_DATA_SEND:
                if(sim_uart.data & 1)
                {
                  SIM_UART_IO_H;
                }
                else
                {
                  SIM_UART_IO_L;
                }
                        
                sim_uart.data >>= 1;
                if(++sim_uart.bit_cnt >= 8)
                {
                  sim_uart.bit_cnt = 0;
                  sim_uart.step = SIM_UART_DATA_SEND_DONE;
                }
               break;

兄弟，你这状态机做得可以哟，1ms卡死在中断里面

拿个别人的案例改下发到网上，你搜下网上有多少这个

披不同的马甲混迹于论坛
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andy520520 发表于 2020-12-8 08:49 | 显示全部楼层
case SIM_UART_DATA_SEND:
                if(sim_uart.data & 1)
                {
                  SIM_UART_IO_H;
                }
                else
                {
                  SIM_UART_IO_L;
                }
                        
                sim_uart.data >>= 1;
                if(++sim_uart.bit_cnt >= 8)
                {
                  sim_uart.bit_cnt = 0;
                  sim_uart.step = SIM_UART_DATA_SEND_DONE;
                }
               break;

兄弟，你这状态机做得可以哟，1ms卡死在中断里面

拿个别人的案例改下发到网上，你搜下网上有多少这个

披不同的马甲混迹于论坛
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pq113_6 发表于 2020-12-10 10:00 | 显示全部楼层
我做了一个接收的，最大波特率38400，再大好像就不稳定了
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uboot 发表于 2021-1-12 08:44 来自手机 | 显示全部楼层
to 9楼，代码不会在中断卡1ms
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