單片機(jī)串口通信原理和控制程序

我們前邊學(xué)串口通信的時候，比較注重的是串口底層時序上的操作過程，所以例程都是簡單的收發(fā)字符或者字符串。在實際應(yīng)用中，往往串口還要和電腦上的上位機(jī)軟件進(jìn)行交互，實現(xiàn)電腦軟件發(fā)送不同的指令，單片機(jī)對應(yīng)執(zhí)行不同操作的功能，這就要求我們組織一個比較合理的通信機(jī)制和邏輯關(guān)系，用來實現(xiàn)我們想要的結(jié)果。

本節(jié)所提供程序的功能是，通過電腦串口調(diào)試助手下發(fā)三個不同的命令，第一條指令：buzz on 可以讓蜂鳴器響；第二條指令：buzz off 可以讓蜂鳴器不響；第三條指令：showstr ，這個命令空格后邊，可以添加任何字符串，讓后邊的字符串在 1602 液晶上顯示出來，同時不管發(fā)送什么命令，單片機(jī)收到后把命令原封不動的再通過串口發(fā)送給電腦，以表示“我收到了??你可以檢查下對不對”。這樣的感覺是不是更像是一個小項目了呢？

對于串口通信部分來說，單片機(jī)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(jī)接收數(shù)據(jù)，接收多少個才應(yīng)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(dāng)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(dāng)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(jī)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(jī)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(dāng)它累加到一定時間（例程里是 30 ms）后，我們就可以認(rèn)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(fù)到初始狀態(tài)，再準(zhǔn)備下一次的接收。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：第一，這個時間必須大于波特率周期，很明顯我們的單片機(jī)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(diǎn)，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(rèn)為空閑已經(jīng)時間達(dá)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(yán)格無間隔的發(fā)送，因為軟件響應(yīng)、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 30 ms 是一個折中的經(jīng)驗值，它能適應(yīng)大部分的波特率（大于1200）和大部分的系統(tǒng)延時（PC 機(jī)或其它單片機(jī)系統(tǒng)）情況。

我先把這個程序最重要的 UART.c 文件中的程序貼出來，一點(diǎn)點(diǎn)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(rèn)真弄明白。

/*****************************Uart.c文件程序源代碼*****************************/#includebitflagFrame=0;//幀接收完成標(biāo)志，即接收到一幀新數(shù)據(jù)bitflagTxd=0;//單字節(jié)發(fā)送完成標(biāo)志，用來替代TXD中斷標(biāo)志位unsignedcharcntRxd=0;//接收字節(jié)計數(shù)器unsignedcharpdatabufRxd[64];//接收字節(jié)緩沖區(qū)externvoidUartAction(unsignedchar*buf,unsignedcharlen);/*串口配置函數(shù)，baud-通信波特率*/voidConfigUART(unsignedintbaud){SCON=0x50;//配置串口為模式1TMOD&=0x0F;//清零T1的控制位TMOD|=0x20;//配置T1為模式2TH1=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*/voidUartWrite(unsignedchar*buf,unsignedcharlen){while(len--){//循環(huán)發(fā)送所有字節(jié)flagTxd=0;//清零發(fā)送標(biāo)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*/unsignedcharUartRead(unsignedchar*buf,unsignedcharlen){unsignedchari;//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;i0){//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(dá)到30ms時，即判定為一幀接收完畢f(xié)lagFrame=1;//設(shè)置幀接收完成標(biāo)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*/voidUartDriver(){unsignedcharlen;unsignedcharpdatabuf[40];if(flagFrame){//有命令到達(dá)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(wù)函數(shù)*/voidInterruptUART()interrupt4{if(RI){//接收到新字節(jié)RI=0;//清零接收中斷標(biāo)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