單片機(jī)與PC機(jī)串行通信中波特率的確定

1 單片機(jī)異步通信口的特點(diǎn)及波特率的選定

　　MSC51系列單片機(jī)有一個(gè)全雙工的異步通信口，他利用其RXD和TXD與外界進(jìn)行通信，其內(nèi)部 有2個(gè)物理上完全獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器SBUF，可同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。異步串行通信發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的速率與移位脈沖同步。一般用51系列的T1定時(shí)器作為波特率發(fā)生器，T1的溢出率經(jīng)二分頻(或不分頻)后又經(jīng)十六分頻作為串行發(fā)送或接收的移位脈沖，移位脈沖的速率即波特率。單片機(jī)的異步通信波特率與串行口的工作方式、主振頻率Fosc及定時(shí)器T1的工作方式有關(guān)。一般通信中使T1工作于方式2(可重裝時(shí)間常數(shù)方式)，若Fosc取6 MHz，則波特率的計(jì)算公式如下：

　　?

　　其中：SMOD是可編程的(即PCON的第8位)，由此公式計(jì)算出的波特率是不標(biāo)準(zhǔn)的波特率。?

　　2 PC機(jī)異步通信口及其波特率的設(shè)置

　　由于UART(通用異步接收/發(fā)送器)的產(chǎn)品型號很多，PC機(jī)和XT機(jī)都采用的是INS8250芯片， AT機(jī)采用的是NSI16450芯片，他們二者是兼容的。因此這里以8250芯片為例來說明PC機(jī)異步通信波特率的設(shè)定方法。PC機(jī)中有2個(gè)異步通信口，一個(gè)是COM1，其端口地址范圍是3F8H~3 FFH，另一個(gè)是COM2，其端口地址是2F8H~2FFH。其與MODEM配合可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。其波特率是標(biāo)準(zhǔn)波特率50~9 600 b/s。

　　8250內(nèi)部有10個(gè)寄存器端口，其中有一個(gè)除數(shù)鎖存器，可以通過編程除數(shù)的大小來確定異步通信的波特率。8250使用的頻率是1843 2 MHz的基準(zhǔn)時(shí)鐘輸入信號，所以必須用分頻的方法產(chǎn)生所需要的波特率(移位脈沖)。除數(shù)鎖存器的值必須在8250初始化時(shí)設(shè)置，即把通信線路控制器的最高位(DLAB)置1，然后分兩次把除數(shù)鎖存器的高8位和低8位分別寫入端口地址3F8H和3F9H(COM1)，8250傳送或接收串行數(shù)據(jù)時(shí)使用的時(shí)鐘信號的頻率是數(shù)據(jù)傳輸波特率的16倍，即波特率=16×除數(shù)/1 843 200。由此公式可以計(jì)算出幾種標(biāo)準(zhǔn)波特率與除數(shù)的對應(yīng)值如下：對應(yīng)于波特率為1 200 b/s的除數(shù)鎖存器的低8位值為60H;對應(yīng)于波特率為2 400 b/s的除數(shù)鎖存器低8位的值為30H;對應(yīng)于波特率為4 800 b/s的除數(shù)鎖存器低8位的值為18H;對應(yīng)于波特率為9 600 b/s的除數(shù)鎖存器低8位的值為0CH。?

　　3 用PC機(jī)的匯編語言設(shè)計(jì)的串行通信程序中波特率的設(shè)定

　　PC機(jī)的ROM BIOS串行通信管理程序?yàn)?4H號中斷處理程序，他可支持DTE與DCE間的通信，也能支持兩個(gè)DTE間用MODEM連接方式的RS232C接口通信。BIOS串行通信管理程序的功能是：串行口初始化、發(fā)送數(shù)據(jù)字符、接收數(shù)據(jù)字符和取串行口狀態(tài)。他是利用查詢方式來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)字符的接收和發(fā)送，但當(dāng)查詢超時(shí)一定時(shí)間后就不再繼續(xù)查詢，而認(rèn)為是線路故障或?qū)Ψ轿礈?zhǔn)備好，并通過返回參數(shù)中的超時(shí)標(biāo)志來表示操作失敗。

　　BIOS INT 14H的中斷功能調(diào)用的入口和出口參數(shù)如下：

　　例如要設(shè)計(jì)用COM1來發(fā)送字符，波特率為1200 b/s，8 個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)停止位，采用查詢方式無效驗(yàn)位，則初始化程序如下：

　　4 利用Turbo C編寫的PC機(jī)通信程序中波特率的設(shè)定

　　Turbo C函數(shù)庫中提供了專門的調(diào)用BIOS串行軟中斷的函數(shù)Bioscom(int cmd，char byte， int pure)，其中：參數(shù)cmd用來設(shè)置通信類型，cmd=0，初始化串行口pure;cmd=1，發(fā)送一個(gè)字符;cmd=2，接收一個(gè)字符;cmd=3返回串口當(dāng)前狀態(tài)。參數(shù)byte用來確定串行口的異步通信格式及波特率，其最高3位確定波特率的大小，3位

　　編碼與波特率關(guān)系如下：

　　100對應(yīng)波特率為1 200 b/s;101對應(yīng)波特率為2 400 b/s;110對應(yīng)波特率為4 800 b/s;111對應(yīng)波特率為9 600 b/s。?

　　假若要把串口設(shè)置為2 400 b/s，無奇偶校驗(yàn)位，使用1位停止位和8位數(shù)據(jù)位，這時(shí)對應(yīng)的b yte值是10100011B=0xa3H。對串口初始化可寫成bioscom(0，0xa3，0)。

　　當(dāng)調(diào)用函數(shù)bioscom(2，0，0)時(shí)，其低8位返回的值是串口接收的字符，當(dāng)調(diào)用函數(shù)biosc om(1，0，0)時(shí)其低8位返回的是發(fā)送的字符，當(dāng)調(diào)用函數(shù)bioscom(3，0，0)時(shí)返回串行口的狀態(tài)。 

        5 PC機(jī)中非標(biāo)準(zhǔn)波特率的設(shè)定

　　PC機(jī)中的標(biāo)準(zhǔn)波特率有時(shí)候不能完全兼容單片機(jī)的波特率，例如，單片機(jī)使用6 MHz的晶振 作為主頻，用定時(shí)器1方式2產(chǎn)生波特率，則用式(1)產(chǎn)生的波特率基本上沒有一個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)的。當(dāng)然可以用改變晶振的方法改變波特率，但這不是可行的方法。因此可以對8250的除數(shù)鎖存器編程，才能取得與單片機(jī)相近似非標(biāo)準(zhǔn)的波特率。根據(jù)分析兩者異步通信的波特率誤差最大不能超過5%，若超過則就不能實(shí)現(xiàn)正常通信。對于常用的8位、9位和11位一幀的串行傳送，其最大的波特率允許誤差值分別為6.25%，5.56%和4.5%。

　　51系列單片機(jī)一般情況下都采用6 MHz晶振，當(dāng)定時(shí)器1工作于方式2時(shí)，其波特率由其內(nèi)部 定時(shí)器TH1決定，計(jì)算公式為：

　　?

　　? 其中：SMOD可取0或1。

　　根據(jù)上式可計(jì)算出，當(dāng)SMOD=0時(shí)，對應(yīng)于波特率為1 953 b/s的TH1的值為248，而與之對應(yīng)的PC機(jī)的除數(shù)鎖存器的值為59(3BH);當(dāng)SMOD=1時(shí)，對應(yīng)于波特率為10 417 b/s的TH1為253，而與之對應(yīng)的PC機(jī)除數(shù)鎖存器的值是11(0BH)。?

　　6結(jié)語

　　在串行異步通信中波特率的確定是一個(gè)至關(guān)重要的問題，由于單片機(jī)的波特率的計(jì)算值不符合標(biāo)準(zhǔn)的波特率，因此可以通過改變PC機(jī)除數(shù)鎖存器的除數(shù)來與之相適應(yīng)。?