串口通信原理和控制程序
出處:21ic 發(fā)布于:2018-09-04 15:07:22
對于串口通信部分來說,單片機給電腦發(fā)字符串好說,有多大的數(shù)組,我們就發(fā)送多少個字節(jié)即可,但是單片機接收數(shù)據(jù),接收多少個才應該是一幀完整的數(shù)據(jù)呢?數(shù)據(jù)接收起始頭在哪里,結(jié)束在哪里?這些我們在接收到數(shù)據(jù)前都是無從得知的。那怎么辦呢?
我們的編程思路基于這樣一種通常的事實:當需要發(fā)送一幀(多個字節(jié))數(shù)據(jù)時,這些數(shù)據(jù)都是連續(xù)不斷的發(fā)送的,即發(fā)送完一個字節(jié)后會緊接著發(fā)送下一個字節(jié),期間沒有間隔或間隔很短,而當這一幀數(shù)據(jù)都發(fā)送完畢后,就會間隔很長一段時間(相對于連續(xù)發(fā)送時的間隔來講)不再發(fā)送數(shù)據(jù),也就是通信總線上會空閑一段較長的時間。于是我們就建立這樣一種程序機制:設(shè)置一個軟件的總線空閑定時器,這個定時器在有數(shù)據(jù)傳輸時(從單片機接收角度來說就是接收到數(shù)據(jù)時)清零,而在總線空閑時(也就是沒有接收到數(shù)據(jù)時)時累加,當它累加到一定時間(例程里是 30ms)后,我們就可以認定一幀完整的數(shù)據(jù)已經(jīng)傳輸完畢了,于是告訴其它程序可以來處理數(shù)據(jù)了,本次的數(shù)據(jù)處理完后就恢復到初始狀態(tài),再準備下的接收。那么這個用于判定一幀結(jié)束的空閑時間取多少合適呢?它取決于多個條件,并沒有一個固定值,我們這里介紹幾個需要考慮的原則:,這個時間必須大于波特率周期,很明顯我們的單片機接收中斷產(chǎn)生是在一個字節(jié)接收完畢后,也就是一個時刻點,而其接收過程我們的程序是無從知曉的,因此在至少一個波特率周期內(nèi)你絕不能認為空閑已經(jīng)時間達到了。第二,要考慮發(fā)送方的系統(tǒng)延時,因為不是所有的發(fā)送方都能讓數(shù)據(jù)嚴格無間隔的發(fā)送,因為軟件響應、關(guān)中斷、系統(tǒng)臨界區(qū)等等操作都會引起延時,所以還得再附加幾個到十幾個 ms 的時間。我們選取的 30ms 是一個折中的經(jīng)驗值,它能適應大部分的波特率(大于1200)和大部分的系統(tǒng)延時(PC 機或其它單片機系統(tǒng))情況。
我先把這個程序重要的 UART.c 文件中的程序貼出來,一點點給大家解析,這個是實際項目開發(fā)常用的用法,大家一定要認真弄明白。
/*****************************Uart.c 文件程序源代碼*****************************/
#include
bit flagFrame = 0; //幀接收完成標志,即接收到一幀新數(shù)據(jù)
bit flagTxd = 0; //單字節(jié)發(fā)送完成標志,用來替代 TXD 中斷標志位
unsigned char cntRxd = 0; //接收字節(jié)計數(shù)器
unsigned char pdata bufRxd[64]; //接收字節(jié)緩沖區(qū)
extern void UartAction(unsigned char *buf, unsigned char len);
/* 串口配置函數(shù),baud-通信波特率 */
void ConfigUART(unsigned int baud){
SCON = 0x50; //配置串口為模式 1
TMOD &= 0x0F; //清零 T1 的控制位
TMOD |= 0x20; //配置 T1 為模式 2
TH1 = 256 - (11059200/12/32)/baud; //計算 T1 重載值
TL1 = TH1; //初值等于重載值
ET1 = 0; //禁止 T1 中斷
ES = 1; //使能串口中斷
TR1 = 1; //啟動 T1
}
/* 串口數(shù)據(jù)寫入,即串口發(fā)送函數(shù),buf-待發(fā)送數(shù)據(jù)的指針,len-指定的發(fā)送長度 */
void UartWrite(unsigned char *buf, unsigned char len){
while (len--){ //循環(huán)發(fā)送所有字節(jié)
flagTxd = 0; //清零發(fā)送標志
SBUF = *buf++; //發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)
while (!flagTxd); //等待該字節(jié)發(fā)送完成
}
}
/* 串口數(shù)據(jù)讀取函數(shù),buf-接收指針,len-指定的讀取長度,返回值-實際讀到的長度 */
unsigned char UartRead(unsigned char *buf, unsigned char len){
unsigned char i;
//指定讀取長度大于實際接收到的數(shù)據(jù)長度時,
//讀取長度設(shè)置為實際接收到的數(shù)據(jù)長度
if (len > cntRxd){
len = cntRxd;
}
for (i=0; i
*buf++ = bufRxd[i];
}
cntRxd = 0; //接收計數(shù)器清零
return len; //返回實際讀取長度
}
/* 串口接收監(jiān)控,由空閑時間判定幀結(jié)束,需在定時中斷中調(diào)用,ms-定時間隔 */
void UartRxMonitor(unsigned char ms){
static unsigned char cntbkp = 0;
static unsigned char idletmr = 0;
if (cntRxd > 0){ //接收計數(shù)器大于零時,監(jiān)控總線空閑時間
if (cntbkp != cntRxd){ //接收計數(shù)器改變,即剛接收到數(shù)據(jù)時,清零空閑計時
cntbkp = cntRxd;
idletmr = 0;
}else{ //接收計數(shù)器未改變,即總線空閑時,累積空閑時間
if (idletmr < 30){ //空閑計時小于 30ms 時,持續(xù)累加
idletmr += ms;
if (idletmr >= 30){ //空閑時間達到 30ms 時,即判定為一幀接收完畢
flagFrame = 1; //設(shè)置幀接收完成標志
}
}
}
}else{
cntbkp = 0;
}
}
/* 串口驅(qū)動函數(shù),監(jiān)測數(shù)據(jù)幀的接收,調(diào)度功能函數(shù),需在主循環(huán)中調(diào)用 */
void UartDriver(){
unsigned char len;
unsigned char pdata buf[40];
if (flagFrame){ //有命令到達時,讀取處理該命令
flagFrame = 0;
len = UartRead(buf, sizeof(buf)); //將接收到的命令讀取到緩沖區(qū)中
UartAction(buf, len); //傳遞數(shù)據(jù)幀,調(diào)用動作執(zhí)行函數(shù)
}
}
/* 串口中斷服務函數(shù) */
void InterruptUART() interrupt 4{
if (RI){ //接收到新字節(jié)
RI = 0; //清零接收中斷標志位
//接收緩沖區(qū)尚未用完時,保存接收字節(jié),并遞增計數(shù)器
if (cntRxd < sizeof(bufRxd)){{
bufRxd[cntRxd++] = SBUF;
}
}
if (TI){ //字節(jié)發(fā)送完畢
TI = 0; //清零發(fā)送中斷標志位
flagTxd = 1; //設(shè)置字節(jié)發(fā)送完成標志
}
}
大家可以對照注釋和前面的講解分析下這個 Uart.c 文件,在這里指出其中的兩個要點希望大家多注意下。
1、接收數(shù)據(jù)的處理,在串口中斷中,將接收到的字節(jié)都存入緩沖區(qū) bufRxd 中,同時利用另外的定時器中斷通過間隔調(diào)用 UartRxMonitor 來監(jiān)控一幀數(shù)據(jù)是否接收完畢,判定的原則就是我們前面介紹的空閑時間,當判定一幀數(shù)據(jù)結(jié)束完畢時,設(shè)置 flagFrame 標志,主循環(huán)中可以通過調(diào)用 UartDriver 來檢測該標志,并處理接收到的數(shù)據(jù)。當要處理接收到的數(shù)據(jù)時,先通過串口讀取函數(shù) UartRead 把接收緩沖區(qū) bufRxd 中的數(shù)據(jù)讀取出來,然后再對讀到的數(shù)據(jù)進行判斷處理。也許你會說,既然數(shù)據(jù)都已經(jīng)接收到 bufRxd 中了,那我直接在這里面用不就行了嘛,何必還得再拷貝到另一個地方去呢?我們設(shè)計這種雙緩沖的機制,主要是為了提高串口接收到響應效率:首先如果你在 bufRxd 中處理數(shù)據(jù),那么這時侯就不能再接收任何數(shù)據(jù),因為新接收的數(shù)據(jù)會破壞原來的數(shù)據(jù),造成其不完整和混亂;其次,這個處理過程可能會耗費較長的時間,比如說上位機現(xiàn)在就給你發(fā)來一個延時顯示的命令,那么在這個延時的過程中你都無法去接收新的命令,在上位機看來就是你暫時失去響應了。而使用這種雙緩沖機制就可以大大改善這個問題,因為數(shù)據(jù)拷貝所需的時間是相當短的,而只要拷貝出去后,bufRxd 就可以馬上準備去接收新數(shù)據(jù)了。
2、串口數(shù)據(jù)寫入函數(shù) UartWrite,它把數(shù)據(jù)指針 buf 指向的數(shù)據(jù)塊連續(xù)的由串口發(fā)送出去。雖然我們的串口程序啟用了中斷,但這里的發(fā)送功能卻沒有在中斷中完成,而是仍然靠查詢發(fā)送中斷標志 flagTxd(因中斷函數(shù)內(nèi)必須清零 TI,否則中斷會重復進入執(zhí)行,所以另置了一個 flagTxd 來代替 TI)來完成,當然也可以采用先把發(fā)送數(shù)據(jù)拷貝到一個緩沖區(qū)中,
版權(quán)與免責聲明
凡本網(wǎng)注明“出處:維庫電子市場網(wǎng)”的所有作品,版權(quán)均屬于維庫電子市場網(wǎng),轉(zhuǎn)載請必須注明維庫電子市場網(wǎng),http://www.hbjingang.com,違反者本網(wǎng)將追究相關(guān)法律責任。
本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其它出處的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點或證實其內(nèi)容的真實性,不承擔此類作品侵權(quán)行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時,必須保留本網(wǎng)注明的作品出處,并自負版權(quán)等法律責任。
如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題,請在作品發(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
- 工業(yè)5G技術(shù)在智能制造中的應用與實踐解析2025/12/31 10:57:21
- 工業(yè)以太網(wǎng)交換機選型與現(xiàn)場應用技術(shù)指南2025/12/18 10:48:14
- 無線傳輸電路基礎(chǔ),射頻前端設(shè)計、天線匹配與鏈路預算計算2025/10/27 13:55:50
- ASK 解調(diào)的核心要點與實現(xiàn)方式2025/9/5 16:46:17
- 雙偶極子天線:結(jié)構(gòu)、特性與應用全解析2025/9/3 10:29:21









