基于单片机通用引脚的软件UART设计

口程序所必须的一些资源，如I/O引脚、波特率、数据缓冲区等。

#define Fosc 22118400 //晶振频率

#define Baud 38400 //波特率

#define BaudT (Fosc/Baud/3/12)

#define BufLong 16 //FIFO长度

sbit RxD1=P1^7; //模拟接收RxD

sbit TxD1=P1^6; //模拟发送TxD

bit Brxd1,Srxd1;//RxD检测电平

BYTE Rbuf1[BufLong];//FIFO接收区

BYTE Rptr1,Rnum1;

BYTE Tbuf1[BufLong];//FIFO发送区

BYTE Tptr1,Tnum1;

BYTE TimCnt1A,TimCnt1B;

BYTE Mtbuf1,Mrbuf1,TxdCnt1,RxdCnt1;

3.2、数据接收子程序

数据接收过程中，依次存储RxD的逻辑位形成字节数据，当数据接收完毕且停止位为1时，表示接收到了有效数据，就将结果存储到接收FIFO队列中去。

void Recv()

{

if(RxdCnt1>0) //存数据位8个

{

Mrbuf1>>=1;

if(RxD1==1) Mrbuf1=Mrbuf1|0x80;

}

RxdCnt1--;

if(RxdCnt1==0&& RxD1==1) //数据接收完毕

{

Rbuf1[Rptr1]=Mrbuf1; //存储到FIFO队列

if(++Rptr1>BufLong-1) Rptr1=0;

if(++Rnum1>BufLong) Rnum1=BufLong;

}

}

3.3、数据发送子程序

该程序过程中，当数据发送状态结束时，检测发送FIFO队列是否为空，若非空则取出发送数据，然后启动发送状态；当处于发送状态时，则按照状态机的状态进行起始位、数据位和停止位的发送。

void Send()

{

if(TxdCnt1!=0) //字节发送状态机

{

if(TxdCnt1==11) TxD1=0;//发起始位0

else if(TxdCnt1>2) //发数据位

{ Mtbuf1>>=1; TxD1=CY;}

else TxD1=1; //发终止位1

TxdCnt1--;

}

else if(Tnum1>0) //检测FIFO队列

{

Tnum1--;

Mtbuf1=Tbuf1[Tptr1]; //读取FIFO数据

if(++Tptr1>=BufLong) Tptr1=0;

TxdCnt1=11; //启动发送状态机

}

}

3.4、中断程序

中断定时时间为波特率定时的1/3，即以3倍的波特率对RxD进行采样，实现起始位的判别，当起始位到达时启动接收过程状态机。将该定时进行3分频再调用数据的发送和接收过程，进行准确波特率下的串口通信。

void Uart() interrupt 1 using 1

{

if(RxdCnt1==0 ) //接收起始识别

{

if(RxD1==0 && Brxd1==0 && Srxd1==1) { RxdCnt1=8; TimCnt1B=0;}

}

Srxd1=Brxd1; Brxd1=RxD1;

if(++TimCnt1B>=3 && RxdCnt1!=0) { TimCnt1B=0; Recv();}//数据接收

if(++TimCnt1A>=3) { TimCnt1A=0; Send();} //数据发送

}

3.5、串口初始化

打开定时器的中断，将定时器的设置为自装载模式，依照波特率设置定时中断的定时间隔，启动定时器，并进行UART各变量的初始化。

void IniUart()

{

IE=0x82; TMOD=0x22;

TH0=-BaudT; TL0=-BaudT; TR0=1;

Rptr1=0;Rnum1=0;Tptr1=0;Tnum1=0;

}

4、结束语

本文提出的模拟串口设计方法，其独特之处在于：仅仅使用任意2个普通I/O引脚和1个定时中断实现了全双工串口，对硬件的占用较少，具有多可串口扩展能力；在串口接收的起始位判别时采用了连续3次采样的判别方法，该方法实现简单、准确率高；用定时中断实现了串口数据的发送和接收，并实现了FIFO队列，使串口发送和接收工作效率高。

作者在实际应用中已利用该方法在STC12C1052单片机上实现了5个串口的扩展，用于医疗监护仪多个模块数据接收，效果令人满意。随着单片机处理速度的提高，该方法可以替代串口扩展芯片，大大降低系统的硬件成本，由于采样C语言开发，所以可以很方便地移植到AVR、PIC、C8051等高速单片机。

参考文献

[1] 陈曦等.基于51系列单片机的通用软件UART的实现[J].微计算机信息,2001,(5):79-80

[2] 景鑫.51单片机的串行口扩展方法[J]. 微计算机信息,2005,(13):63-64+155

[3] 徐爱钧,彭秀华.单片机高级语言C51 Windows环境编程与应用[J].北京,电子工业出版社,2001

[4] STC12C2052AD系列单片机中文指南.http//www.mcu-memory.com,2005