需求
随着单片机的使用日益频繁，用其作前置机进行采集和通信也常见于各种应用，一般是利用前置
机采集各种终端数据后进行处理、存储，再主动或被动上报给管理站。这种情况下下，采集会需
要一个串口，上报又需要另一个串口，这就要求单片机具有双串口的功能，但我们知道一般的51
系列只提供一个串口，那么另一个串口只能靠程序模拟。
实现原理
本文所说的模拟串口， 就是利用51的两个输入输出引脚如P1.0和P1.1，置1或0分别代表高低电
平，也就是串口通信中所说的位，如起始位用低电平，则将其置0，停止位为高电平，则将其置1，各种数据位和校验位则根据情况置1或置0。
至于串口通信的波特率，说到底只是每位电平持续的时间，波特率越高，持续的时间越短。
如波特率为9600BPS，即每一位传送时间为1000ms/9600=0.104ms，即位与位之间的延时为为0.104毫秒。
单片机的延时是通过执行若干条指令来达到目的的，因为每条指令为1-3个指令周期，可即是通过若干个指令周期来进行延时的，
单片机常用11.0592M的的晶振，现在我要告诉你这个奇怪数字的来历。
用此频率则每个指令周期的时间为(12/11.0592)us，那么波特率为9600BPS每位要间融多少个指令周期呢？
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指令周期s=(1000000/9600)/(12/11.0592)=96
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刚好为一整数，如果为4800BPS则为96x2=192，如为19200BPS则为48，别的波特率就不算了，都刚好为整数个指令周期，妙吧。
至于别的晶振频率大家自已去算吧。
现在就以11.0592M的晶振为例，谈谈三种模拟串口的方法。
方法一：延时法
通过上述计算大家知道，串口的每位需延时0.104秒，中间可执行96个指令周期。
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#define uchar unsigned char
sbit P1_0 = 0x90;
sbit P1_1 = 0x91;
sbit P1_2 = 0x92;
#define RXD P1_0
#define TXD P1_1
#define WRDYN 44 //写延时
#define RDDYN 43 //读延时
//往串口写一个字节
void WByte(uchar input) {
uchar i = 8;
TXD = (bit) 0; //发送启始位
Delay2cp(39);
//发送8位数据位
while (i--) {
TXD = (bit)(input & 0x01); //先传低位
Delay2cp(36);
input = input >> 1;
}
//发送校验位(无)
TXD = (bit) 1; //发送结束位
Delay2cp(46);
}
//从串口读一个字节
uchar RByte(void) {
uchar Output = 0;
uchar i = 8;
uchar temp = RDDYN;
//发送8位数据位
Delay2cp(RDDYN * 1.5); //此处注意，等过起始位
while (i--) {
Output >>= 1;
if (RXD) Output |= 0x80; //先收低位
Delay2cp(35); //(96-26)/2，循环共占用26个指令周期
}
while (--temp) //在指定的时间内搜寻结束位。
{
Delay2cp(1);
if (RXD)break; //收到结束位便退出
}
return Output;
}
//延时程序*
void Delay2cp(unsigned char i) {
while (--i); //刚好两个指令周期。
}
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此种方法在接收上存在一定的难度，主要是采样定位存在需较准确，另外还必须知道
每条语句的指令周期数。
此法可能模拟若干个串口，实际中采用它的人也很多，但如果你用Keil C，本人不建议使用此种方法，上述程序在P89C52、AT89C52、W78E52三种单片机上实验通过。
方法二：计数法
51的计数器在每指令周期加1，直到溢出，同时硬件置溢出标志位。
这样我们就可以通过预置初值的方法让机器每96个指令周期产生一次溢出，程序不断的查询溢出标志来决定是否发送或接收下一位。
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//计数器初始化
void S2INI(void) {
TMOD |= 0x02; //计数器0，方式2
TH0 = 0xA0; //预值为256-96=140，十六进制A0
TL0 = TH0;
TR0 = 1; //开始计数
TF0 = 0;
}
void WByte(uchar input) {
//发送启始位
uchar i = 8;
TR0 = 1;
TXD = (bit) 0;
WaitTF0();
//发送8位数据位
while (i--) {
TXD = (bit)(input & 0x01); //先传低位
WaitTF0();
input = input >> 1;
}
//发送校验位(无)
//发送结束位
TXD = (bit) 1;
WaitTF0();
TR0 = 0;
}
//查询计数器溢出标志位
void WaitTF0(void) {
while (!TF0);
TF0 = 0;
}
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接收的程序，可以参考下一种方法，不再写出。这种办法个人感觉不错，接收和发送都很准确，另外不需要计算每条语句的指令周期数。
方法三：中断法
中断的方法和计数器的方法差不多，只是当计算器溢出时便产生一次中断，用户可以
在中断程序中置标志，程序不断的查询该标志来决定是否发送或接收下一位，当然程序中需对中
断进行初始化，同时编写中断程序。本程序使用Timer0中断。
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#define TM0_FLAG P1_2 //设传输标志位
//计数器及中断初始化
void S2INI(void)
{
TMOD |=0x02; //计数器0，方式2
TH0=0xA0; //预值为256-96=140，十六进制A0
TL0=TH0;
TR0=0; //在发送或接收才开始使用
TF0=0;
ET0=1; //允许定时器0中断
EA=1; //中断允许总开关
}
//接收一个字符
uchar RByte()
{
uchar Output=0;
uchar i=8;
TR0=1; //启动Timer0
TL0=TH0;
WaitTF0(); //等过起始位
//发送8位数据位
while(i--)
{
Output >>=1;
if(RXD) Output |=0x80; //先收低位
WaitTF0(); //位间延时
}
while(!TM0_FLAG) if(RXD) break;
TR0=0; //停止
Timer0
return Output;
}
//中断1处理程序
void IntTimer0() interrupt 1
{
TM0_FLAG=1; //设置标志位。
}
//查询传输标志位
void WaitTF0( void )
{
while(!TM0_FLAG);
TM0_FLAG=0; //清标志位
}
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中断法也是我推荐的方法，和计数法大同小异。发送程序参考计数法，相信是件很容易的事。
另外还需注明的是本文所说的串口就是通常的三线制异步通信串口（UART），只用RXD、TXD、GND。
附：51 IO口模拟串口通讯C源程序（定时器计数法）
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sbit BT_SND = P1 ^ 0;
sbit BT_REC = P1 ^ 1;
/**********************************************
IO 口模拟232通讯程序
使用两种方式的C程序 占用定时器0
**********************************************/
#define MODE_QUICK
#define F_TM F0
#define TIMER0_ENABLE TL0=TH0; TR0=1;
#define TIMER0_DISABLE TR0=0;
sbit ACC0 = ACC ^ 0;
sbit ACC1 = ACC ^ 1;
sbit ACC2 = ACC ^ 2;
sbit ACC3 = ACC ^ 3;
sbit ACC4 = ACC ^ 4;
sbit ACC5 = ACC ^ 5;
sbit ACC6 = ACC ^ 6;
sbit ACC7 = ACC ^ 7;
void IntTimer0() interrupt 1{
F_TM = 1;
}
//发送一个字符
void PSendChar(unsigned char inch) {
#ifdef MODE_QUICK
ACC = inch;
F_TM = 0;
BT_SND = 0; //start bit
TIMER0_ENABLE; //启动
while (!F_TM);
BT_SND = ACC0; //先送出低位
F_TM = 0;
while (!F_TM);
BT_SND = ACC1;
F_TM = 0;
while (!F_TM);
BT_SND = ACC2;
F_TM = 0;
while (!F_TM);
BT_SND = ACC3;
F_TM = 0;
while (!F_TM);
BT_SND = ACC4;
F_TM = 0;
while (!F_TM);
BT_SND = ACC5;
F_TM = 0;
while (!F_TM);
BT_SND = ACC6;
F_TM = 0;
while (!F_TM);
BT_SND = ACC7;
F_TM = 0;
while (!F_TM);
BT_SND = 1;
F_TM = 0;
while (!F_TM);
TIMER0_DISABLE; //停止timer
#else
unsigned char ii;
ii=0;
F_TM=0;
BT_SND=0; //start bit
TIMER0_ENABLE; //启动
while(!F_TM);
while(ii<8)
{
if(inch&1)
{
BT_SND=1;
}
else
{
BT_SND=0;
}
F_TM=0;
while(!F_TM);
ii++;
inch>>=1;
}
BT_SND=1;
F_TM=0;
while(!F_TM);
#endif
TIMER0_DISABLE; //停止timer
}
//接收一个字符
unsigned char PGetChar() {
#ifdef MODE_QUICK
TIMER0_ENABLE;
F_TM = 0;
while (!F_TM); //等过起始位
ACC0 = BT_REC;
TL0 = TH0;
F_TM = 0;
while (!F_TM);
ACC1 = BT_REC;
F_TM = 0;
while (!F_TM);
ACC2 = BT_REC;
F_TM = 0;
while (!F_TM);
ACC3 = BT_REC;
F_TM = 0;
while (!F_TM);
ACC4 = BT_REC;
F_TM = 0;
while (!F_TM);
ACC5 = BT_REC;
F_TM = 0;
while (!F_TM);
ACC6 = BT_REC;
F_TM = 0;
while (!F_TM);
ACC7 = BT_REC;
F_TM = 0;
while (!F_TM) {
if (BT_REC) {
break;
}
}
TIMER0_DISABLE; //停止timer
return ACC;
#else
unsigned char rch,ii;
TIMER0_ENABLE;
F_TM=0;
ii=0;
rch=0;
while(!F_TM); //等过起始位
while(ii<8)
{
rch>>=1;
if(BT_REC)
{
rch|=0x80;
}
ii++;
F_TM=0;
while(!F_TM);
}
F_TM=0;
while(!F_TM)
{
if(BT_REC)
{
break;
}
}
TIMER0_DISABLE; //停止timer
return rch;
#endif
}
//检查是不是有起始位
bit StartBitOn() {
return (BT_REC == 0);
}
void main() {
unsigned char gch;
TMOD = 0x22; /*定时器1为工作模式2(8位自动重装)，0为模式2(8位自动重装) */
PCON = 00;
TR0 = 0; //在发送或接收才开始使用
TF0 = 0;
TH0 = (256 - 96); //9600bps 就是 1000000/9600=104.167微秒 执行的timer是
//104.167*11.0592/12= 96
TL0 = TH0;
ET0 = 1;
EA = 1;
PSendChar(0x55);
PSendChar(0xaa);
PSendChar(0x00);
PSendChar(0xff);
while (1) {
if (StartBitOn()) {
gch = PGetChar();
PSendChar(gch);
}
}
}
|