增強型51單片機定時器2與串行通訊應(yīng)用

時間：2018-11-19 11:00:01

關(guān)鍵字： 51單片機串行通訊增強型定時器2

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[導(dǎo)讀]　　這里我們主要說的是波特率和定時器2的應(yīng)用.　　一般來說,我們串口通訊用到的都是異步串行通訊,工作的方式為方式1.　　方式1即為發(fā)送一個完整的信號為10個bit.起始信號為低電平,終止信號為高電平,串口通訊的兩根線

　　這里我們主要說的是波特率和定時器2的應(yīng)用.

　　一般來說,我們串口通訊用到的都是異步串行通訊,工作的方式為方式1.

　　方式1即為發(fā)送一個完整的信號為10個bit.起始信號為低電平,終止信號為高電平,串口通訊的兩根線在平常時候都是處于高電平狀態(tài),當(dāng)一旦有數(shù)據(jù)要進行轉(zhuǎn)發(fā)的時候,電平拉低,通訊芯片馬上對信號進行監(jiān)聽.這樣子就能正常收發(fā)數(shù)據(jù)了.

　　一般來說,我們都是采用定時器1的模式2(自動重裝模式)來作為波特率發(fā)生器的,同理,定時器1的中斷也就被我們遺棄了,因為為了波特率產(chǎn)生的時候不會受到干擾(如果定時器1有中斷函數(shù),那么處理中斷函數(shù)會關(guān)閉定時器1中斷,這時候波特率發(fā)生器就處于關(guān)閉狀態(tài)了).根據(jù)STC給我們的文檔,定時器1所具有的功能是比定時器2更強大的,所以,我們更傾向于把定時器1作為一個正常的中斷定時器使用,而通過定時器是用說明也可以了解,定時器2的三種

　　用途:

　　1.捕獲模式,簡單點說就是檢測外部引腳跳變時間,在整個負跳變時期記錄下所在數(shù)值,然后申請中斷,我們?nèi)斯ぷx取數(shù)值,得到波形寬度.

　　2.自動重裝模式.跟定時器01的方式2一樣,不過這時候他的定時器范圍可以達到2^16,并且這里是用的是硬件重載,所以不存在延遲效果,如果我們要使用在對精度有嚴格要求,并且苦惱于定時器01只能重裝到2^8=256,那這個定時器確實就是很強大的選擇.

　　3.波特率發(fā)生器,這里跟定時器1的波特率發(fā)生器是一樣的,同理,他使用的也是自動重裝模式,不過這里是使用的是16位的自動重裝,這可能也是他其中的優(yōu)點之一吧,波特率變動范圍很廣.

　　關(guān)于波特率:波特率就是用來定義串口通訊時候每秒傳送的數(shù)據(jù)量,用bps表示,像我們定義的波特率為600,即每秒發(fā)送600個二進制位,而我們每個字符占用十個二進制位,所以我們一秒一共可以發(fā)送6個二進制位.

　　關(guān)于波特率選定:一般來說,我們是選用低一點的波特率來進行通訊,因為高的波特率如果在12MHZ的晶振工作模式下,會產(chǎn)生很大的誤差,如果時間長了,會導(dǎo)致數(shù)據(jù)沒有辦法對上時鐘而導(dǎo)致通訊亂碼.并且高的波特率因為傳送的數(shù)據(jù)量大,在線的距離拉長的時候,容易產(chǎn)生很嚴重的干擾,所以還是優(yōu)先選擇低波特率進行通訊.

　　關(guān)于波特率和定時器2:定時器2作為波特率發(fā)生器的時候,是通過狀態(tài)位的設(shè)定,來奪取定時器1的波特率發(fā)生器的作用,所以這時候我們可以通過設(shè)定,讓定時器只是作為我們程序單純中斷的用途,然后定時器2作為專門的波特率發(fā)生器,這時候我們不用設(shè)定定時器2的中斷,而且當(dāng)初始化之后,就不用去管定時器2的中斷了,我們要注意的只是串口中斷,即通訊電平拉低那一瞬間所產(chǎn)生的中斷請求.同理,串口中斷跟定時器2中斷是完全不同的,這里我們不需要使用定時器2中斷,定時器2溢出的時候,會執(zhí)行兩種功能,一就是產(chǎn)生定時器2中斷,另外一個是會向波特率發(fā)生器發(fā)送溢出信號,這時候發(fā)生器接收到這個信號的時候,自動進行時鐘校對,產(chǎn)生一個bps的時鐘信號,所以波特率發(fā)生器是這么來的,定時器2說簡單點就是用來決定時鐘信號的波形寬度的.溢出率越高,那么同一個時間段里面產(chǎn)生的時鐘信號也就越密集,發(fā)送數(shù)據(jù)同步了時鐘信號,同理也就能夠發(fā)送更多的數(shù)據(jù).

　　通過上圖可得,在600bps的情況下,T2的自動重裝值為FD8F.

　　通過上圖的時序圖,我們也可以清晰的得到,在上位機和下位機,下位機的時鐘頻率是由程序規(guī)定的,而上位機的時鐘頻率是由人工設(shè)定的,我們只要知道,兩個時鐘頻率是要完全一致的,不然收發(fā)數(shù)據(jù)沒有辦法正常進行.

　　(發(fā)送)當(dāng)send信號拉低的時候,txd也拉低表示要進行數(shù)據(jù)通訊,這時候發(fā)送的數(shù)據(jù)在每個時鐘信號高電平的時候進行變換,在時鐘信號電平的時候穩(wěn)定,這樣子發(fā)送出去的數(shù)據(jù)就會嚴格有固定的電平波長和高電平波長,當(dāng)上位機進行接收到時候,當(dāng)他檢測到接收端的電平拉低的時候也對時鐘信號進行同步,把時鐘信號的高電平同步到數(shù)據(jù)接收端第一次電平拉低時刻,然后在時鐘信號的低電平期間進行數(shù)據(jù)采集,比如第第二個時鐘信號低電平表示的是這時候數(shù)據(jù)端的電平狀態(tài)表示的是數(shù)據(jù)的第三個bit正在等待捕獲,所以,如果時鐘必須嚴格一致就是這個原因.當(dāng)整個過程完成的時候,TI置位,表示接收完成,所以我們可以一直監(jiān)聽TI的情況,同理,置位情況下要記得給他人工清零.

　　(接收)接收會有點不同,雖然他也是在時鐘同步的情況下進行,但是他是在shift為高電平期間捕獲訊號,(上位機可能也是這種情況,暫時沒有找到更明確的資料),每個bit的變換時間很短,穩(wěn)定時間很長,一般來說他是在時鐘信號低電平中間進行信號捕獲的.當(dāng)整個過程完成的時候,RI置位,表示接收完成,所以我們可以一直監(jiān)聽RI的情況,同理,置位情況下要記得給他人工清零.

　　下面我們通過一小段程序來驗證下上面的理論:

1 #include 
 2 
 3 unsigned char flag,dat;
 4 
 5 void Init();
 6 void SendData();
 7 void main()
 8 {
 9  //初始化
10  //死循環(huán)
11   Init();
12  while (1)
13  {
14    if (flag==1)
15    {
16      SendData();
17    }
18  }
19 }
20 
21 void Init()
22 {
23  //全部設(shè)定完再開啟中斷
24 
25  //定時器2設(shè)定
26   RCAP2L=0x8F;//載入初值
27   RCAP2H=0xFD;
28  T2CON=0x34;//定時器2設(shè)定
29  //串口設(shè)定SCON
30   SCON=0x50;//SM01=01;REN=1
31  //開啟定時器2,串口中斷,es,串口中斷,et2,定時器2
32   RI=0x00;
33  TI=0x00;
34  IE=0x90;
35 }
36 
37 void Uart_int() interrupt 4//外部觸發(fā)
38 {
39  //關(guān)閉中斷
40  //定時器是用來產(chǎn)生波特率的,所以不用關(guān)閉 
41   if (RI=1)//這時候接收到數(shù)據(jù)
42   {
43    RI=0;
44    dat=SBUF;
45    flag=1;
46  }
47 }
48 
49 void SendData()
50 {
51  ES=0;//關(guān)閉串口中斷
52   SBUF=dat;
53  while (!TI);
54  TI=0;
55  ES=1;//開啟串口中斷
56   flag=0;
57 }

　　關(guān)于初始化:在初始化中,我們要做的三件事情就是配置定時器的中斷,第二開啟或關(guān)閉定時器,第三,進行初始值設(shè)定

　　可以看如下圖:配置如下,開啟總中斷EA,開啟ES串口中斷,0x90

　　　　　　　　　　　　　串口中斷模式為SM01=01,REn=1,允許串行接收,沒開啟這個是沒有辦法進行上位機發(fā)送過來的數(shù)據(jù)進行接收的.

　　同理,一開始我們要對RI和TI進行初始化,因為我一開始沒初始化好像老出錯,還是清零下比較安全.

　　定時器2設(shè)定,RCAP為定時器的16位自動重載值.T2CON=0x34配置如下:

　　TF2:溢出清零

　　EXF2:外部中斷清零

　　RCLK,TCLK:奪取定時器1的波特率發(fā)生器權(quán)利.

　　EXEN2:外部中斷清零

　　TR2:置位定時器啟動器

　　CT2:選擇內(nèi)部時鐘發(fā)生器

　　CP/RL2:隨意.我們清零

void Init()
{
  //全部設(shè)定完再開啟中斷

  //定時器2設(shè)定
  RCAP2L=0x8F;//載入初值
  RCAP2H=0xFD;
  T2CON=0x34;//定時器2設(shè)定
  //串口設(shè)定SCON
  SCON=0x50;//SM01=01;REN=1
  //開啟定時器2,串口中斷,es,串口中斷,et2,定時器2
  RI=0x00;
  TI=0x00;
  IE=0x90;
}

這時候我們應(yīng)該設(shè)定中斷4,即上位機發(fā)送過來的中斷處理:

1 void Uart_int() interrupt 4//外部觸發(fā)
 2 {
 3  //定時器是用來產(chǎn)生波特率的,所以不用關(guān)閉 
 4  if (RI=1)//這時候接收到數(shù)據(jù)
 5  {
 6    RI=0;
 7    dat=SBUF;
 8    flag=1;
 9  }
10 }

首先,因為只有當(dāng)上位機發(fā)送完畢時候RI=1;這時候SBUF已經(jīng)存儲著上位機發(fā)送過來的數(shù)據(jù)了,我們把它移走,并且進行flag標志位置位表示接收到數(shù)據(jù),請進行處理.

處理程序:

1 void SendData()
2 {
3  ES=0;//關(guān)閉串口中斷
4  SBUF=dat;
5  while (!TI);
6  TI=0;
7  ES=1;//開啟串口中斷
8  flag=0;
9 }

處理程序比較簡單,就不過多贅述了.

最后通過串口通訊助手看下我們發(fā)送的數(shù)據(jù)時候能夠接收并且返回.

發(fā)送流程圖如下:

小結(jié):個人感覺,我是寫程序?qū)懙揭话氩虐l(fā)現(xiàn)我的定時器1已經(jīng)是用了,所以沒辦法,換取其他方法,定時器2確實很強大,主要是它是比較獨立的定時器,在程序移植的時候非常方便.因為只要修改總中斷就可以了,方便許多.所以,如果有串口通訊需要的,定時器2是不二選擇.

PS:下期將為大家?guī)磉@個的兩個下位機通訊的一些深入研究.以這個為基礎(chǔ).