单片机模拟串口发送和波特率问题

传统的8051系列单片机一般都配备一个串口，而STC 89C52RC增强型单片机也不例外，只有一个串口可供使用，这样就出问题了，假如当前单片机系统要求二个串口或多个串口进行同时通信，8051系列单片机只有一个串口可供通信就显得十分尴尬，但是在实际的应用中，有两种方法可以选择。

方法1：使用能够支持多串口通信的单片机，不过通过更换其他单片机来代替8051系列单片机，这样就会直接导致成本的增加，优点就是编程简单，而且通信稳定可靠。
方法2：在IO资源比较充足的情况下，可以通过IO来模拟串口的通信，虽然这样会增加编程的难度，模拟串口的波特率会比真正的串口通信低一个层次，但是唯一优点就是成本上得到控制，而且通过不同的IO组合可以实现更加之多的模拟串口，在实际应用中往往会采用模拟串口的方法来实现多串口通信。
普遍使用串口通信的数据流都是1位起始位、8位数据位、1位停止位的格式的,如表1。
表1

起始位	8位数据位								停止位
0	Bit0	Bit1	Bit2	Bit3	Bit4	Bit5	Bit6	Bit7	1

要注意的是，起始位作为识别是否有数据到来，停止位标志数据已经发送完毕。起始位固定值为0，停止位固定值为1，那么为什么起始位要是0，停止位要是1呢？这个很好理解，假设停止位固定值为1，为了更加易识别数据的到来，电平的跳变最为简单也最容易识别，那么当有数据来的时候，只要在规定的时间内检测到发送过来的第一位的电平是否0值，就可以确定是否有数据到来；另外停止位为1的作用就是当没有收发数据之后引脚置为高电平起到抗干扰的作用。
在平时使用红外无线收发数据时，一般都采用模拟串口来实现的，但是有个问题要注意，波特率越高，传输距离越近；波特率越低，传输距离越远。对于这些通过模拟串口进行数据传输，波特率适宜为1200b/s来进行数据传输。
例子：在使用单片机的串口接收数据实验当中，使用串口调试助手发送16字节数据，单片机采用模拟串口的方法将接收到的数据返发到PC机。
模拟串口实验代码：

1#include"stc.h"
2
3#defineRXD P3_0//宏定义:接收数据的引脚
4#defineTXD P3_1//宏定义:发送数据的引脚
5#defineRECEIVE_MAX_BYTES 16//宏定义:最大接收字节数
6
7#defineTIMER_ENABLE() {TL0=TH0;TR0=1;fTimeouts=0;}//使能T/C
8#defineTIMER_DISABLE() {TR0=0;fTimeouts=0;}//禁止T/C
9#defineTIMER_WAIT() {while(!fTimeouts);fTimeouts=0;}//等待T/C超时
10
11
12unsignedcharfTimeouts=0;//T/C超时溢出标志位
13unsignedcharRecvBuf[16];//接收数据缓冲区
14unsignedcharRecvCount=0;//接收数据计数器
15
16
17
23voidSendByte(unsignedcharb)
24{
25unsignedchari=8;
26
27TXD=0;
28
29TIMER_ENABLE();
30TIMER_WAIT();
31
32
33while(i--)
34{
35if(b&1)TXD=1;
36elseTXD=0;
37
38TIMER_WAIT();
39
40b>>=1;
41
42}
43
44
45TXD=1;
46
47TIMER_WAIT();
48TIMER_DISABLE();
49}
50
56unsignedcharRecvByte(void)
57{
58unsignedchari;
59unsignedcharb=0;
60
61TIMER_ENABLE();
62TIMER_WAIT();
63
64for(i=0;i<8;i++)
65{
66if(RXD)b|=(167
68TIMER_WAIT();
69}
70
71TIMER_WAIT();//等待结束位
72TIMER_DISABLE();
73
74returnb;
75
76}
77
83voidPrintfStr(char*pstr)
84{
85while(pstr&&*pstr)
86{
87SendByte(*pstr++);
88}
89}
90
96voidTimerInit(void)
97{
98TMOD=0x02;
99TR0=0;
100TF0=0;
101TH0=(256-99);
102TL0=TH0;
103ET0=1;
104EA=1;
105}
106
112unsignedcharStartBitCome(void)
113{
114return(RXD==0);
115}
116
122voidmain(void)
123{
124unsignedchari;
125
126TimerInit();
127
128PrintfStr("Hello 8051rn");
129
130while(1)
131{
132if(StartBitCome())
133{
134RecvBuf[RecvCount++]=RecvByte();
135
136if(RecvCount>=RECEIVE_MAX_BYTES)
137{
138RecvCount=0;
139
140for(i=0;i141{
142SendByte(RecvBuf[i]);
143}
144}
145}
146
147}
148}
149
155voidTimer0IRQ(void) interrupt1using0
156{
157fTimeouts=1;
158}
159

代码分析
在模拟串口实验代码中，宏的使用占用了相当的一部分。
#define RXD P3_0//宏定义:接收数据的引脚
#define TXD P3_1//宏定义:发送数据的引脚
#define TIMER_ENABLE(){TL0=TH0;TR0=1;fTimeouts=0;}//使能T/C
#define TIMER_DISABLE() {TR0=0;fTimeouts=0;}//禁止T/C
#define TIMER_WAIT(){while(!fTimeouts);fTimeouts=0;}//等待T/C超时

模拟串口接收引脚为P3.0，发送引脚为P3.1。为了达到精确的定时，减少模拟串口时收发数据的累积误差，有必要通过对T/C进行频繁的使能和禁止等操作。例如宏TIMER_ENABLE为使能T/C，宏TIMER_DISABLE禁止T/C，宏TIMER_WAIT等待T/C超时。
模拟串口的工作波特率为9600b/s，在串口收发的数据流当中，每一位的时间为1/9600≈104us，
若单片机工作在12MHz频率下，使用T/C0工作在方式2，那么为了达到104us的定时时间，TH0、TL0的初值为256-104=152，在实际的模拟串口中，往往出现收发数据不正确的现象。原因就在于TH0、TL0的初值，或许很多人会疑惑，按道理来说，计算T/C0的初值是没有错的。对，是没有错，但是在SendByte和Recv的函数当中，执行每一行代码都要消耗一定的时间，这就是所谓的“累积误差”导致收发数据出现问题，因此我们必须通过实际测试得到TH0、TL0的初值，最佳值256-99=157。那么在T/C初始化TimerInit函数中，TH0、TL0的初值不能够按照常规来计算得到，实际初值在正常初值附近，可以通过实际测试得到。
模拟串口主要复杂在模拟串口发送与接收，具体实现函数在SendByte和RecvByte函数，这两个函数必须要遵循“1位起始位、8位数据位、1位停止位”的数据流。
SendByte函数用于模拟串口发送数据，以起始位“0”作为移位传输的起始标志，然后将要发送的自己从低字节到高字节移位传输，最后以停止位“1”作为移位传输的结束标志。
RecvByte函数用于模拟串口接收数据，一旦检测到起始位“0”，就立刻将接收到的每一位移位存储，最后以判断停止位“1”结束当前数据的接收。
main函数完成T/C的初始化，在while(1)死循环以检测起始位“0”为目的，当接收到的数据达到宏RECEIVE_MAX_BYTES的个数时，将接收到的数据返发到外设。