proteus虚拟串口实现

1.概述

主要介绍如何在Proteus中搭建串口通讯电路，利用VSPD软件虚拟一对串口，然后在PC中使用串口助手和Proteus中的MCU进行通信。

2.主要用到的软件说明

• Proteus EDA仿真软件

Proteus是由Lab Center Electronics公司推出的电子设计自动化（EDA）软件。除具有其它EDA软件的仿真功能，还能仿真单片机及其外围器件。在下面示例中我使用的版本为Proteus 7.8 sp2，详情如下图所示：
软件下载地址：https://www.pcsoft.com.cn/soft/27539.html

• VSPD（Virtual Serial Port Driver）

VSPD是一款本地虚拟串口的软件。 可以虚拟2个串口然后连接起来实现自发自收调试，让你的程序读一个串口，另外一个串口你就用来串口调试工具。在下面示例使用到的版本为VSPD v6.9，详情如下图所示：
软件下载地址：https://www.eltima.com/vspd-post-download.html

3.创建虚拟串口对

① 打开安装好的VSPD软件，设置好需要创建的串口对的端口号（这里使用COM2和COM3作为示例），然后点击【添加端口】按钮；

② 进入【Custom pinout】选项卡，红色框内的参数保持默认，如果需要设置流控和串口类型的，可以更加实际情况进行设置，这里不作叙述。

③ 测试创建的虚拟串口对是否能正常进行通信，下面以【9600波特率，8位数据位，1位停止位，无校验，无流控】进行测试，需要的波特率只需要在串口助手中修改即可，和平常的串口无异；经过测试，确定虚拟串口通信正常，结果如下图：

4.搭建Proteus仿真电路

① 电路示意框图

② DB9管脚定义及连接参考

③ 绘制电路原理图

这里的MCU使用AT89C51来做演示，这里的51单片机并没有接外围电路，因为在Proteus仿真软件里面不接也是可以正常运行的。
（注：由于MAX232在Proteus中的非符号管脚并无取反的作用，所以需要在12脚和14脚输出时添加一个非门器件）

④ 设置DB9串口及串口助手参数

这里【Component Reference】和【Component Value】不是必填选项，下面的端口选择我们之前创建的虚拟串口对【COM2和COM3】中的其中一个，演示时我这边使用【串口3，波特率9600，8位数据位，1位停止位，无校验，无流控】的参数条件。在串口助手中使用【串口2，波特率9600，8位数据位，1位停止位，无校验，无流控】。

⑤ 加载准备好的测试代码hex文件

⑥检验结果是否正确

在Proteus中点击运行仿真按钮，上电后MCU向PC的串口助手发送【I am serial port 3!\r\n】，然后手动发送一句【I am serial port 2!\r\n】，MCU回复接收到的内容，测试结果和程序一致。

5.附录：测试代码

/**
 * @description: 程序实现51单片机串口接收字符串，结束符为回车符，最大接收长度为64Byte，
 *      接收完成后返回接收结果，并清空接收缓冲区。
 *     注意：程序只适用于11.0592MHz晶振, 12T的51单片机，暂未做兼容设计。
 * @author:      veis
 * @date:        2020-03-04
 * @version:  v1.0
 */
 #include 
 
// 类型重定义，便于移植
typedef unsigned char uint8_t;
typedef unsigned int uint16_t;

// 定义串口接收标志枚举类型
enum
{
 isempty = 0, // 接收缓冲区为空
 isoverflow, // 接收缓冲区溢出
 isend // 成功接收到结束标志符
} buf_flag; 
// 定义接收缓冲区大小
#define BUFFER_SIZE 64
// 定义结束符为回车符 "\r\n"
#define END_SYMBOL0 '\r'
#define END_SYMBOL1 '\n'

// 外部可见函数声明
void uart_config(void);
void send_char(uint8_t ch);
void send_string(uint8_t *str); 

// 定义串口接收缓冲区
uint8_t recv_buf[BUFFER_SIZE] = {0};

void main()
{
	 int i = 0;
	 buf_flag = isempty;
	 uart_config(); // 初始化串口
	 send_string("I am serial port 3!\r\n");
	 while (1)
	 {
		  if (buf_flag == isend)
		  {
		      send_string(recv_buf); // 把接收到的字符串发送回去
			  i = 0;
			  while (i < BUFFER_SIZE)
			  {
		   	  		recv_buf[i++] = 0;
			  }
			  buf_flag = isempty;
		 }
		 else if (buf_flag == isoverflow)
		 {
			send_string("ERROR:receive buffer is overflow!\r\n"); // 提示缓冲区溢出
			i = 0;
			while (i < BUFFER_SIZE)
			{
				recv_buf[i++] = 0;
			}
	  		buf_flag = isempty;
		}
	}
}

/**
 * 串口参数配置函数，这里配置为9600波特率，1位停止位，8位数据位，无校验
 */
void uart_config(void)
{
	 TMOD = 0x20;
	 SCON = 0x50;
	 TH1 = 0xfd;
	 TL1 = TH1;
	 PCON = 0x00;
	 EA = 1;
	 ES = 1;
	 TR1 = 1;
}
/**
 * [send_char]
 * @param ch [待发送的字符]
 */
void send_char(uint8_t ch)
{
	 SBUF = ch;
	 while (!TI);
	 TI = 0;
}
/**
 * [send_string]
 * @param str [待发送的字符串首元素地址]
 */
void send_string(uint8_t *str)
{
	 while (*str != '\0')
	 {
		  SBUF = *str++;
		  while (!TI);
		  TI = 0;
	 }
}
/**
 * [uart_interrupt]
 */
void uart_interrupt(void) interrupt 4
{
	 static uint8_t n = 0;
	 if (RI)
	 {
		  RI = 0;
		  if (n < BUFFER_SIZE - 1)
		  {
			   	recv_buf[n++] = SBUF;
			   	// 判断是否接收到结束符（回车 "\r\n"）
			   	if ((recv_buf[n - 2] == END_SYMBOL0) && (recv_buf[n - 1] == END_SYMBOL1))
			   	{
			    		buf_flag = isend;
			    		recv_buf[n] = '\0';
			    		n = 0;
			   	}
		  }
		  else
		  {
			   	n = 0;
			   	buf_flag = isoverflow;
		  }
	}
}

6.小结

整体电路并不复杂，值得注意的是Proteus中MAX232电平转换芯片的管脚非属性并无效，需要自行增加非门进行设计电路仿真，注意实际设计时候并不需要非门。另外需要注意的是Proteus中的DB9为母头接口，而电脑PC的为公头接口，所以连接方式，需要RXD接MAX232的RXD，TXD接MAX232的TXD。

注：有什么错漏的，欢迎讨论指出，共同进步，感谢！