PIC单片机软件异步串行口的实现

信。当然,可以通过提高MCU的振荡频率来实现高波特率通信,当PIC单片机工作在20 MHz时,实现9600b/s绰绰有余。

2 起始位中断捕捉、定时采样法

实现此法的硬件条件是PIC单片机有外部脉冲下降沿中断触发功能,在中档以上PIC单片机中有RB0/INT外部中断脚,CCP1/CCP2脉冲沿捕捉脚,PORTB的第4/5/6/7电平变化中断脚等都可以满足。另外需配备一个定时器,以定时中断方式对接收码元正确采样,或发送串行数据流。其关键的异步接收工作原理简介如图4所示。

图4

设串行数据位宽度为td。起始位到来时刻（图4 A点）的下降沿触发一个中断并立即响应该中断。在此中断服务中立即关闭本中断使能位（后续的数据流变化无需触发中断）,开启定时器,使其在 1.5td后产生定时中断,用于采样第一个数据位（确保S0采样点落在数据位的中心位置处）;在处理下降沿中断服务的最后,再检测接收端是否还是0电平,以区分窄脉冲干扰。在S0点采样到第一个数据位后的所有采样间隔都是1td,直到收到停止位后,关闭定时器中断,重新开放下降沿捕捉中断,准备接收下一个字节。

异步数据接收和发送的状态机控制流程,除了起始位判断和定时时间参数设置与前述方式不同外,其它几乎一样,此处不再重复。

此法的好处是可以实现较高的通信波特率。对于通信不是很频繁的系统,此软件UART几乎不耗MCU运行带宽,9600b/s接收或发送在4 MHz运行的PIC单片机上即可轻松实现;另外,由于下降沿中断可以唤醒处于睡眠的单片机,故极易实现通信唤醒的功能。缺点是不能全双工通信（除非另外单独用一个定时器实现发送定时）,异步接收的引脚必须有下降沿触发中断的能力。

上面介绍的两种方法在实际产品设计中都得到了很好的验证,最典型的是红外线自动抄表系统。该系统要求收发均为38 kHz红外调制,串行数据1 200bps半双工通讯。用软件实现此UART,并充分利用PIC单片机CCP模块的脉宽调制PWM输出38 kHz载波时,在单片机外除了一个一体化红外接收头和一个红外发射二极管,无需其它任何外围器件,即可完成所有设计要求,最大程度地减化了硬件设计,降低了成本,提高了系统的可靠性和性能价格比。

以上的侧重点是基本原理的介绍,希望对大家有所帮助。在接收数据的可靠性处理方面没有太多涉及。有兴趣者可以在采样时刻到来时对数据做多次采样,以消除干扰误码;或有其它处理技巧,欢迎和笔者作进一步交流。