IO模拟UART

一、 IO模拟UART发送

串口通信属于 串行 异步 半双工 的通信模式

1、 最近在调试一个IO模拟UART的程序，把调试过程中遇到的问题总结一下。对于UART的发送部分（主机模式）还是比较容易实现的。比较麻烦的做从机时，UART接收还在调试，可以接收数据，但还存在很多问题。

(1) 起始位 ：总线没通信是高电平状态，要进行通信时，总线拉低发出“逻辑0”信号，表示开始传输数据

(2) 数据位 ：通常以1byte数据为标准，从低位开始传输，通过时钟频率来定位数据的传输

(3) 奇偶校验位 ：通过在数据末尾加上1位，使得数据包中的1的个数为偶数（偶校验）或者是奇数（奇校验），来确定数据的准确性。

(4) 停止位 ：在通信结束时，将总线拉高发出“逻辑1”信号，表示传输结束，也给下次进行通信提供了校准时间的机会

2、波特率

波特率表示每秒钟传送的码元符号的个数，是 衡量数据传输速率的指标 ，它用单位时间内载波调制状态改变的次数来表示，1波特即指每秒传输1个符号。

若 波特率为9600bps,那么传输一位数据的时间是在1000ms/9600bps=0.104ms

3、串口发送数据组成

数据由：1bit起始位+8bit数据+1bit停止位构成；

所以，搞懂这些原理，串口发送并不难，主要把单片机的定时器配置在104us左右溢出中断，保证每一位时间间隔在104us 左右即可。

我用的是51单片机，51本身自带一个串口，但自己想用IO模拟一个串口出来，便于自己更好的理解串口，也作为自己的一个技术储备。

/**********************************************51单片机IO模拟UART实验************************************************************************************/

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

*文件名：uart.c

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

#include "reg52.h"

#include "type.h"

#include "uart.h"

#include "timer.h"

void UART_INIT(void)

{

    TX_D=1

    Timer1Init()    //T1 初始化

}

void WAIT_TF1(void)

{

    while(!TF1)  //查询计数器溢出标志位

    TF1=0

}

//写数据很快的话，定时器不稳定而导致发送的数据会有错码，发送时应适当延时降低错码概率

void Write_DATA(uint8_t input)

{

    uint8_t i=8  //写入1byte数据

    TR1=1        //开始计时

    TX_D=0        //拉低信号线准备发送数据  起始信号

    WAIT_TF1()    //106us溢出一次，溢出进行下一位的传输

    while(i--)    //开始写数据

    {

        TX_D=input&0X01

        WAIT_TF1()

        input>>=1

    }

    TX_D=1      //8位数据发完拉高信号线  停止信号

    WAIT_TF1()

    TR1=0        //停止计时

}

//发送字符串

void Send_Char(uint8_t *buf)

{

    while(*buf != '\0')

    {

    Write_DATA(*buf)

    buf++

    }

}

//发送数字

void Send_Num(uint8_t *buf,uint16_t s)

{

    while(s--)

    {

        Write_DATA(*buf+48)    //ASCII 将字符转换成数字

        buf++

    }

}

//发送多个数据

void Send_ND(uint8_t *buf,uint16_t len)

{

    while(len--)

    {

        Write_DATA(*buf) 

        buf++

    }

}

#include "type.h"

#ifndef  __UART_H__

#define  __UART_H__

sbit TX_D=P0^6

extern uint8_t flag2

extern void Send_Char(uint8_t *buf)                //发送字符

extern void Send_ND(uint8_t *buf,uint16_t len)    //发送N个数据

extern void Send_Num(uint8_t *buf,uint16_t s)      //发送数字

extern void UART_INIT(void)                        //串口初始化

extern void WAIT_TF1(void)                        //等待TF1溢出

extern void Write_DATA(uint8_t input)              //写数据

#endif

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

文件名：timer.c

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

#include "reg52.h"

#include "type.h"

#include "timer.h"

uint8_t flag1=0

void Timer1Init()

{

  TMOD = 0x10  //T1  方式1

    TH1 = 0xFF    //波特率9600bps 1000ms/9600bps=0.104ms

    TL1 = 0xA0    //定时器误差2us左右  106us

    EA = 1

    ET1 = 1

    TR1 = 1

  TF1=0

}

void Time1() interrupt 3

{

if(TR1==1)

{

TH1=0XFF

TL1=0xA0

flag1=1

}

}

#include "type.h"

#ifndef  __TIMER_H__

#define  __TIMER_H__

extern uint8_t flag1

extern void Timer1Init(void)

#endif

#ifndef  __TYPE_H__

#define  __TYPE_H__

#define uint8_t  unsigned char

#define uint16_t  unsigned int

#endif

/*******************************************************主程序--测试部分****************************************************************/

#include "reg52.h"

#include "type.h"

#include "timer.h"

#include "uart.h"

#include "delay.h"

uint8_t buffer[5]

uint8_t Buff[5]={1,2,3,4,5}

void main(void)

{

UART_INIT()

Write_DATA('A')

Send_Char("testuart")

Send_Num(Buff,5)

while(1)

}

如果发送发在while(1)中跑的话，需要加延时来降低由于查询过快导致的发送乱码的概率，事实证明加延时效果更好，结果更准确。

二、 IO模拟UART接收

1、模拟串口接收部分是可以接收，但存在很多问题

2、我对问题进行了总结以便后期改进

3、读数据  接收数据的效果不是很好，需要连续的点击发送字符才会成功

    问题解析 ：估计是等到单片机扫描时，串口helper已经把数据发送完了，单片机这边对不上起始信号从而导致错峰，所以串口helper需要不停的点击发送在这个期间对上了就进去了。

最近调试了一下，现在接收部分已经可以正常接收了。

接收部分

uint8_t Receive_Data(void)

{

uint8_t receive=0,t=0

uint8_t i=8

while(RX_D)    //等待起始信号，超时自动退出

TR1=1    //开始计时

WAIT_TF1()

while(i--)

{

receive>>=1

if(RX_D)receive|=0x80

WAIT_TF1()

}

TR1=0

return receive

}

void Recevice(uint8_t *temp,uint8_t data_size)   

{

while(data_size--)

{

*temp++=Receive_Data()

}

}

TEST

uint8_t recv[20]={0}

void main(void)

{

UART_INIT()

while(1)

{

  Recevice(recv,5)

  Send_ND(recv,5)

}

}

//摘要： 掌握 UART0配置及使用，程序中将UART0 配置到P0.0、 P0.1。利用串口调试助手，波特率设置为4800，并选择十六进制发送和显示，十六进制发送为偶数个，不然会少返回一个数，详见程序注释。

#include "c8051f020.h"

unsigned char data1

void SYSCLK_Init()

void PORT_Init()

void UART0_Init()

void SYSCLK_Init()

{

unsigned int i

OSCXCN=0X67//0X67=0110,0111

for(i=0i<256i++)//等待>1ms

while(!(OSCXCN&0X80)) //等待XTLVLD变为1

OSCICN=0X88//时钟失效监测器，选择外部时钟源作为系统时钟

}

void PORT_Init()

{

XBR0 = 0x27/*交叉开关配置,URAT总线TX0置到P0.0口,RX0置到P0.1口, SPI总线SCK配置到P0.2口，

MOSI为P0.4口， NSS为P0.5,MISO配置到P0.3口,IIC总线SDA置到P0.6口�SCK置到P0.7 TX1,RX1配置到P1.0,P1.1,CEX0,CEX1,配置到P1.2,P1.3,外部中断int0配置到P1.4 */

XBR1 = 0x04

XBR2 = 0x44 /*允许功能选择开关有效*/

P0MDOUT = 0x1A/*SCK、MOSI和NSS为推拉式输出，MISO为开漏式.*/

P74OUT =0xff

}

void UART0_Init()

{

SCON0=0x50 //串口方式1

TMOD=0X20//选用定时器1作为波特率发生器

TH1=0xF4 //波特率为4800

TL1=0xF4

ES0=1 //开启串口中断0

TF1=0

TR1=1 //定时器启动

PCON=0X80//波特率加倍 波特率为9600

TI0=1

}

void UART0_ISR() interrupt 4 using 1

{

if(RI0)

{

RI0=0//中断接收标志清零

data1=SBUF0//接收数据

SBUF0=data1//发送数据

while(TI0==0)

TI0=0//发送标志清零

}

}

main()

{

WDTCN=0XDE

WDTCN=0XAD

SYSCLK_Init()

PORT_Init()

UART0_Init()

EA=1

while(1)

}

---