【IoT】实现模拟串口 UART 的三种方法（51 单片机为例）

一般的 51 系列单片机只提供一个串口，需要更多串口就只能靠程序模拟。

1、什么是模拟串口

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。

2、什么是波特率

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，可通过若干个指令周期来进行延时，

3、指令周期

单片机常用11.0592M的的晶振，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?

指令周期s=(1000000/9600)/(12/11.0592)=96，刚好为一整数，如果为4800BPS则为96x2=192，如为19200BPS则为48，刚好都为整数个指令周期。

4、模拟串口实现

以11.0592M的晶振为例，实现三种模拟串口的方法：

方法一： 延时法

分析： 

此种方法在接收上存在一定的难度，主要是采样定位需较准确，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。

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。

#define uchar unsigned char

sbit P1_0 = 0x90;

sbit P1_1 = 0x91;

sbit P1_2 = 0x92;

#define RXD P1_0 //接收脚

#define TXD P1_1 //发送脚

#define WRDYN 44 //写延时

#define RDDYN 43 //读延时

//延时程序
void Delay2cp(unsigned char i)

{
  while(--i); //刚好两个指令周期。
}

//往串口发送一个字节
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);
}

//从串口接收一个字节
uchar RByte(void)
{
uchar Output=0;

uchar i=8;

uchar temp=RDDYN;

//接收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;
}

方法二： 计数法

分析： 

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。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。

//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;
}

//查询计数器溢出标志位
void WaitTF0( void )
{
while(!TF0);
TF0=0;
}

//向串口发送一个字节数据
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;
}

方法三：中断法

分析：

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。

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。

#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

//接收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
}

 

 

refer：

http://www.elecfans.com/d/650267.html