提升PIC单片机AD转换数据存储及串口效率的设计

　在由单片机和PC 机构成的检测系统中，通常会由多个单片机采集数据并将经过A/D 转换的数据通过串口送往上位PC 机进行数据处理。PIC 单片机A/D 转换后的结果大多是8 位或10位的，8 位的A/D转换不涉及该问题。以10 位的数据为例，在单片机内进行存储时需要占用2 个8 位的字节，低8 位和高2位分别存储在2 个字节中，但是用于存储高位数据的8 位宽的RAM 单元中仅有2 位是有效数据。
　　单片机的存储空间有限，以单片机为例，RAM 数据存储器按功能分为通用寄存器和特殊功能寄存器两个部分，除去特殊功能寄存器外，仅有368个8 位宽的RAM 单元，单片机能够存储的数据量很有限。假设将每次A/D 转换的数据直接存储，每个数据都要占用2 个字节，理想状态下也只能存储184个数据; 假设需要存储100个A/D 转换的数据，就要占用200个字节的单元，这样的存储方式并未将单片机的存储空间充分利用，同时，如果将A/D 转换后的数据通过串口直接上传，串口就要向上传送200 帧的数据，有效传输速率比较低，没有充分利用数据帧中的数据位。为此，本文提出如下方法将A/D 转换后的数据先进行处理后再存储或上传。
　　1　程序设计思路
　　以10 位的A/D 转换为例，可以将A/D 转换的结果暂存在a［size］ 中，然后把数组a 中的数据一位一位地取出，把低8 位和高8 位拆开分别存放，低8 位存放在数组b 中，高8 位存放在数组c 中，由于高8 位的数据中只有2 位是有效数据，我们可以把有效数据取出组合成一个新的数据存放，当上传数据后再用相反的方法解码，把数据恢复到原先的状态。这样对于10 位的A/D 转换来说可以节省3/8 的空间，需要向上位机传送的数据也会比较少，数据传输时间仅为原来的5/8。
　　2　采用C 语言编写的程序
　　本文采用PIC16F877单片机进行试验。其中定义i、h、j、n、m 为int8，a［size］ 为int16 的数组，用于暂存A/D 转换的结果; b［number］、c［number］、d［number］ 是int8 的数组。程序原文如下：

     

　　程序首先利用一个for 循环将A/D 转换后的数据拆开，将低8 位存放在数组b 中，高2 位暂时存放在数组c 中。由于数组c 中的8 位二进制数据都是仅有低2 位是有效数据，所以第二个for 循环将c［i］、c［i+1］、c［i+2］、c［i+3］中的2 位有效数据取出，按照由低到高的顺序重新组合成一个8 位的二进制数，放入数组d，构成一个新的数组。这样A/D 转换结果由原来用数组a 表示变成了由数组b 表示低8 位、数组d 表示高2 位的状态。
　　程序中的h、j、n、m 用于记录最后转换的数据存储在数组的位置，在下一次转换的时候，数据可以接在上一次的数据后面，n 和j 在主程序中cONvert （ ） 被调用之前首先被赋值为0。
　　3　结论
　　根据以上程序，我们可以按照类似的方法把12位的A/D 转化结果进行组合，将12 位的A/D 转换结果拆成低8 位和高4 位，再将2 个高4 位重新组合成一个8 位的二进制数存储，这样对于12 位的A/D 转化结果可以节省1/4 存储空间，缩短1/4 传输时间。
　　该程序的执行时间仅为990us，相对于数据的传输时间是很小的。在单片机空间小的情况下，以程序的执行时间来换取单片机的存储空间是值得的。同时又能有效地缩短数据的上传时间，提高有效数据的传输速率。但是在数据量较少的时候，比如只有1 个A/D 转换的数据，这样做反而会耗费时间、降低效率。

来源：电子工程网