單片機(jī)輸出輸入接口擴(kuò)展等問(wèn)題解析方案
通信協(xié)議： 第1字節(jié)，MSB為1，為第1字節(jié)標(biāo)志，第2字節(jié)，MSB為0，為非第一字節(jié)標(biāo)志，其余類(lèi)推……，最后一個(gè)字節(jié)為前幾個(gè)字節(jié)后7位的異或校驗(yàn)和。
測(cè)試方法：可以將串口調(diào)試助手的發(fā)送框?qū)懮?95 10 20 25，并選上16進(jìn)制發(fā)送，接收框選上16進(jìn)制顯示，如果每發(fā)送一次就接收到95 10 20 25，說(shuō)明測(cè)試成功。
//這是一個(gè)單片機(jī)C51串口接收(中斷)和發(fā)送例程，可以用來(lái)測(cè)試51單片機(jī)的中斷接收
//和查詢(xún)發(fā)送，另外我覺(jué)得發(fā)送沒(méi)有必要用中斷，因?yàn)槌绦虻拈_(kāi)銷(xiāo)是一樣的
#include
#include
#define INBUF_LEN 4 //數(shù)據(jù)長(zhǎng)度
unsigned char inbuf1[INBUF_LEN];
unsigned char checksum,count3;
bit read_flag= 0 ;
void init_serialcomm( void )
{
SCON = 0x50 ; //SCON: serail mode 1, 8-bit UART, enable ucvr
TMOD |= 0x20 ; //TMOD: timer 1, mode 2, 8-bit reload
PCON |= 0x80 ; //SMOD=1;
TH1 = 0xF4 ; //Baud:4800 fosc=11.0592MHz
IE |= 0x90 ; //Enable Serial Interrupt
TR1 = 1 ; // timer 1 run
// TI=1;
}
//向串口發(fā)送一個(gè)字符
void send_char_com( unsigned char ch)
{
SBUF=ch;
while (TI== 0 );
TI= 0 ;
}
//向串口發(fā)送一個(gè)字符串，strlen為該字符串長(zhǎng)度
void send_string_com( unsigned char *str, unsigned int strlen)
{
unsigned int k= 0 ;
do
{
send_char_com(*(str + k));
k++;
} while (k < strlen);
}
//串口接收中斷函數(shù)
void serial () interrupt 4 using 3
{
if (RI)
{
unsigned char ch;
RI = 0 ;
ch=SBUF;
if (ch> 127 )
{
count3= 0 ;
inbuf1[count3]=ch;
checksum= ch- 128 ;
}
else
{
count3++;
inbuf1[count3]=ch;
checksum ^= ch;
if ( (count3==(INBUF_LEN- 1 )) && (!checksum) )
{
read_flag= 1 ; //如果串口接收的數(shù)據(jù)達(dá)到INBUF_LEN個(gè)，且校驗(yàn)沒(méi)錯(cuò)，
//就置位取數(shù)標(biāo)志
}
}
}
}
main()
{
init_serialcomm(); //初始化串口
while ( 1 )
{
if (read_flag) //如果取數(shù)標(biāo)志已置位，就將讀到的數(shù)從串口發(fā)出
{
read_flag= 0 ; //取數(shù)標(biāo)志清0
send_string_com(inbuf1,INBUF_LEN);
}
}
}
串行通信雖然有其自身優(yōu)點(diǎn)：如適合長(zhǎng)距離通信，有一定的糾錯(cuò)能力等，但并行通信在短距離(數(shù)米范圍內(nèi))傳輸過(guò)程中的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的。首先串行通信時(shí)要設(shè)置串口數(shù)據(jù)，如：串口號(hào)(Com1、Com2或者其他串口)、波特率、數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位、校驗(yàn)位等等。而且單片機(jī)與PC機(jī)的串口數(shù)據(jù)必須一一對(duì)等，否則不能傳輸。而并行傳輸時(shí)，無(wú)需上述過(guò)程。其次，PC機(jī)的串口電平值為+12V~-12V，單片機(jī)是TTL電平(0~+5V)，兩者必須要經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行電平間的轉(zhuǎn)換。而進(jìn)行并行傳輸時(shí)，由于雙方都是TTL電平，所以PC的并口可以與單片機(jī)或其他芯片直接相連;另外，串行傳輸速度慢，每次只能傳送一位，而并行每次可以傳送8位，速度上的差異顯而易見(jiàn)。
而對(duì)于單片機(jī)，串口(UART)是最常用的端口，尤其對(duì)于存在兩個(gè)或多個(gè)串口的單片機(jī)來(lái)說(shuō)，充分利用串口進(jìn)行通信是非常重要的。
輸出輸入接口的擴(kuò)展
單片機(jī)串口實(shí)現(xiàn)"并行"通信，其原理就是將PC機(jī)傳過(guò)來(lái)的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)，送入單片機(jī)的串口再由其進(jìn)行相應(yīng)處理。實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)數(shù)據(jù)串-并、并-串轉(zhuǎn)換的過(guò)程。
PC的并口為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的25針插座，包含一個(gè)八位二進(jìn)制數(shù)據(jù)端口(地址為378H)，即第2腳到第9腳;一個(gè)輸入控制端口(地址為379H)，即第15腳、13腳、12腳、10腳、11腳，其另外低三位無(wú)定義;一個(gè)輸出控制口(地址為37AH)，即第1腳、14腳、16腳、17腳，其另外高四位無(wú)定義。由此可見(jiàn)后面兩個(gè)端口都不是完全的8位。
輸出接口電路擴(kuò)展
這里使用常用的移位寄存器74LS164與單片機(jī)的RXD口構(gòu)成輸出接口電路。
雙列直插式74LS164引腳定義如圖1所示。
其中：QA~QH為并行輸出的數(shù)據(jù)，送入PC機(jī)并口378H端口(接收數(shù)據(jù)的8個(gè)數(shù)據(jù)位);單片機(jī)串口輸出的數(shù)據(jù)從AB輸入;CLR信號(hào)用于清除輸出數(shù)據(jù)(通常用在移位完成時(shí));內(nèi)部數(shù)據(jù)移位依靠時(shí)鐘CLK信號(hào)上升沿(由單片機(jī)TX提供)控制。
表1是該芯片工作的真值表。
輸入接口電路擴(kuò)展
使用常用的移位寄存器74LS165與單片機(jī)的RXD口構(gòu)成輸入接口電路。
雙列直插式74LS165引腳定義如圖2所示。
其中：A~H為并行輸入的數(shù)據(jù)，接PC機(jī)并口378H端口(接收數(shù)據(jù)的8個(gè)數(shù)據(jù)位);單片機(jī)串口接收的數(shù)據(jù)(RXD端口)從QH輸入;SH/LD信號(hào)用于重新裝載數(shù)據(jù)(通常用在數(shù)據(jù)完全移出后);SER是用于填充數(shù)據(jù)移出后的空位的邏輯電平信號(hào)(邏輯"1"或"0");而數(shù)據(jù)是否移動(dòng)由CLK INH和CLK聯(lián)合控制;內(nèi)部數(shù)據(jù)移位依靠時(shí)鐘CLK信號(hào)(仍由單片機(jī)的TXD提供)上升沿控制。
表2是該芯片工作的真值表。
其他軟硬件準(zhǔn)備工作
輸入輸出控制端口的連接。將單片機(jī)的P3.4、P3.5口分別與PC并口的第15腳、第16腳相連。這樣在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，兩者的握手信號(hào)傳輸就解決了：當(dāng)并口的第16腳置高電平時(shí)，用來(lái)通知單片機(jī)接收PC機(jī)已準(zhǔn)備就緒的數(shù)據(jù)，單片機(jī)收到以后就可以進(jìn)行相應(yīng)控制，接收數(shù)據(jù);當(dāng)單片機(jī)接收完數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)置P3.4為高電平并被379H的第15腳接收，于是PC機(jī)準(zhǔn)備發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)……單片機(jī)向PC機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，情況與此類(lèi)似，由P3.4發(fā)送信號(hào)給PC機(jī)，而由P3.5接收PC機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的信號(hào)。
軟件方面，由于是用串口進(jìn)行"并行"通信，因此就不能將串口的工作方式設(shè)置為方式0(移位寄存器輸入/輸出方式)以外的其他方式。還要注意此時(shí)串口的波特率固定為單片機(jī)外接晶振頻率的1/12。串行數(shù)據(jù)通過(guò)RXD輸入/輸出，TXD用于發(fā)送控制輸入輸出數(shù)據(jù)移位的時(shí)鐘脈沖。收發(fā)的數(shù)據(jù)為8位，低位在前。
設(shè)計(jì)實(shí)例
由于這一并行通信實(shí)現(xiàn)方法非常簡(jiǎn)單，所以對(duì)于有一定單片機(jī)編程經(jīng)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，只要硬件電路確定下來(lái)，軟件方面的問(wèn)題就非常容易。圖3為電路原理圖。
需要說(shuō)明的是：1、單片機(jī)與PC機(jī)并口要共地;2、由于并行通信存在應(yīng)答信號(hào)(本圖中由單片機(jī)的P3.4、P3.5實(shí)現(xiàn)此功能)，所以不會(huì)出現(xiàn)RXD端口數(shù)據(jù)混亂的情況。
小結(jié)
現(xiàn)在單片機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，單片機(jī)與PC之間的通信是一個(gè)非常重要的應(yīng)用。如果單純的從實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC的并行通信的角度來(lái)說(shuō)，該實(shí)現(xiàn)方法并不是最簡(jiǎn)單的。最簡(jiǎn)單的方法是將PC的并口對(duì)應(yīng)引腳與單片機(jī)的P1口和P3口直接相連，然后軟件上實(shí)現(xiàn)。本文的目的是充分利用單片機(jī)的串口資源與PC機(jī)進(jìn)行通信。
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