【IoT】51 单片机 IO 口模拟串口数据收发
程序硬件平台：11.0592M晶振，STC单片机（兼容51）。
1、发送数据
/***************************************************************
* 在单片机上模拟了一个串口，使用P2.1作为发送端
* 把单片机中存放的数据通过P2.1作为串口TXD发送出去
***************************************************************/
#include
#include
#include
typedef unsigned char uchar;
int i;
uchar code info[] =
{
0x55,0x55,0x55,0x55,0x55,0x55,0x55,0x55,0x55,0x55,0x55,0x55,0x55,0x55,0x55
};
sbit newTXD = P2^1;//模拟串口的发送端设为P2.1
void UartInit()
{
SCON = 0x50; // SCON: serail mode 1, 8-bit UART
TMOD |= 0x21; // T0工作在方式1，十六位定时
PCON |= 0x80; // SMOD=1;
TH0 = 0xFE; // 定时器0初始值，延时417us，目的是令模拟串口的波特率为2400bps fosc=11.0592MHz
TL0 = 0x7F; // 定时器0初始值，延时417us，目的是令模拟串口的波特率为2400bps fosc=11.0592MHz
}
void WaitTF0(void)
{
while(!TF0);
TF0=0;
TH0=0xFE; // 定时器重装初值 fosc=11.0592MHz
TL0=0x7F; // 定时器重装初值 fosc=11.0592MHz
}
void WByte(uchar input)
{
//发送启始位
uchar j=8;
TR0=1;
newTXD=(bit)0;
WaitTF0();
//发送8位数据位
while(j--)
{
newTXD=(bit)(input&0x01); //先传低位
WaitTF0();
input=input>>1;
}
//发送校验位(无)
//发送结束位
newTXD=(bit)1;
WaitTF0();
TR0=0;
}
void Sendata()
{
for(i=0;i 2、接收数据
/***************************************************************
* 模拟接收程序，这个程序的作用从模拟串口接收数据，然后将这些数据发送到实际串口
* 在单片机上模拟了一个串口，使用P3.2作为发送和接收端
* 以P3.2模拟串口接收端，从模拟串口接收数据发至串口
***************************************************************/
#include
#include
#include
typedef unsigned char uchar;
//这里用来切换晶振频率，支持11.0592MHz
#define F11_0592
uchar tmpbuf2[64]={0};
//用来作为模拟串口接收数据的缓存
struct
{
uchar recv :6 ;//tmpbuf2数组下标，用来将模拟串口接收到的数据存放到tmpbuf2中
uchar send :6 ;//tmpbuf2数组下标，用来将tmpbuf2中的数据发送到串口
}tmpbuf2_point={0,0};
sbit newRXD=P3^2 ;//模拟串口的接收端设为P3.2
void UartInit()
{
SCON=0x50 ;// SCON: serail mode 1, 8-bit UART
TMOD|=0x21 ;// TMOD: timer 1, mode 2, 8-bit reload,自动装载预置数(自动将TH1送到TL1);T0工作在方式1，十六位定时
PCON|=0x80 ;// SMOD=1;
#ifdef F11_0592
TH1=0xE8 ;// Baud:2400 fosc=11.0592MHz 2400bps为从串口接收数据的速率
TL1=0xE8 ;// 计数器初始值，fosc=11.0592MHz 因为TH1一直往TL1送，所以这个初值的意义不大
TH0=0xFF ;// 定时器0初始值，延时208us，目的是令模拟串口的波特率为9600bps fosc=11.0592MHz
TL0=0xA0 ;// 定时器0初始值，延时208us，目的是令模拟串口的波特率为9600bps fosc=11.0592MHz
#endif
IE|=0x81 ;// 中断允许总控制位EA=1;使能外部中断0
TF0=0 ;
IT0=1 ;// 设置外部中断0为边沿触发方式
TR1=1 ;// 启动TIMER1,用于产生波特率
}
void WaitTF0(void)
{
while(!TF0);
TF0=0 ;
#ifdef F11_0592
TH0=0xFF ;// 定时器重装初值 模拟串口的波特率为9600bps fosc=11.0592MHz
TL0=0xA0 ;// 定时器重装初值 模拟串口的波特率为9600bps fosc=11.0592MHz
#endif
}
//接收一个字符
uchar RByte()
{
uchar Output=0 ;
uchar i=8 ;
TR0=1 ; //启动Timer0
#ifdef F11_0592
TH0=0xFF ;// 定时器重装初值 模拟串口的波特率为9600bps fosc=11.0592MHz
TL0=0xA0 ;// 定时器重装初值 模拟串口的波特率为9600bps fosc=11.0592MHz
#endif
TF0=0 ;
WaitTF0();//等过起始位
//接收8位数据位
while(i--)
{
Output>>=1 ;
if(newRXD)Output|=0x80 ;//先收低位
WaitTF0();//位间延时
}
TR0=0 ;//停止Timer0
return Output ;
}
//向COM1发送一个字符
void SendChar(uchar byteToSend)
{
SBUF=byteToSend ;
while(!TI);
TI=0 ;
}
void main()
{
UartInit();
while(1)
{
if(tmpbuf2_point.recv!=tmpbuf2_point.send)//差值表示模拟串口接收数据缓存中还有多少个字节的数据未被处理（发送至串口）
{
SendChar(tmpbuf2[tmpbuf2_point.send++]);
}
}
}
//外部中断0，说明模拟串口的起始位到来了
void Simulated_Serial_Start()interrupt 0
{
EX0=0 ; //屏蔽外部中断0
tmpbuf2[tmpbuf2_point.recv++]=RByte(); //从模拟串口读取数据，存放到tmpbuf2数组中
IE0=0 ; //防止外部中断响应2次，防止外部中断函数执行2次
EX0=1 ; //打开外部中断0
} 以上是两个独立的测试程序，分别是模拟串口发送的测试程序和接收的测试程序。
3、基于 实现模拟串口的三种方法 的优化
上面两个程序在编写过程中参考了文章《51单片机模拟串口的三种方法》（在后文中简称《51》），但在它的基础上做了一些补充，下面是若干总结的内容：
a、《51》在接收数据的程序中，采用的是循环等待的方法来检测起始位（见《51》的“附：51 IO口模拟串口通讯C源程序（定时器计数法）” 部分），这种方法在较大程序中，可能会错过起始位（比如起始位到来的时候程序正好在干别的，而没有处于判断起始位到来的状态），或者一直在检测起始位，而没有办法完成其他工作。
为了避免这个问题，在本接收程序中采用了外部中断的方法，将外部中断0引脚作为模拟串口的接收端，设IT0=1（将外部中断0设为边缘触发）。这样当起始位（低电平）到来时，就会引发外部中断，然后在外部中断处理函数中接收余下的数据。
这种方法可以保证没数据的时候程序该干什么干什么，一旦模拟串口接收端有数据，就可以立即接收到。
b、加入了模拟串口接收缓冲区。在较大程序中，单片机要完成的工作很多，在模拟串口接收到了数据之后立即处理的话，有可能处理不过来造成丢失数据，或者影响程序其他部分执行。本程序中加入了64个字节的缓冲区，从模拟串口接收到的数据先存放在缓冲区中。这样就算程序一时没工夫处理这些数据，腾出手来之后也能在缓冲区中找到它们。
c、《51》文中的WByte函数和RByte函数中都先打开计数器后关闭计数器。如果使用本文的外部中断法来接收数据，并且外部中断处理函数里外都调用了WByte或RByte的话，需要将这两个函数中的TR0=1，TR0=0操作的语句除去，并在UartInit()中加入一句TR0=1;即让TR0始终开着就可以。
由于之前没有意识到这个问题，因此在具体应用时出现了奇怪的问题：
表现为中断处理函数执行完毕之后，似乎回不到主程序，程序停在了一个不知道的地方。后来经过排查后找到了问题所在，那个程序的中断处理函数中用了RByte，中断处理函数外用到了WByte，而这两个函数的最后都有TR0=0。
这样当中断处理函数执行完毕后，TR0实际上是为0的，返回主程序后（中断前的主程序可能正好处于其他的WByte或RByte执行中），原先以来定时器0溢出改变TF0才能执行下去的WByte函数就无法进行下去，从而导致整个程序停下来不动。（在本文的接收测试程序中不存在这个问题，因为中断处理程序中虽调用了RByte，但中断处理程序外却没有调用RByte或WByte）。
下面是修改后的RByte、WByte和WaitTF0函数，仅供参考：
/**********************************************
* 定时器0溢出后重装初值
**********************************************/
void WaitTF0(void)
{
TF0=0 ;
#ifdef F11_0592
TH0=0xFF ;// 定时器重装初值 fosc=11.0592MHz
TL0=0xA0 ;// 定时器重装初值 fosc=11.0592MHz
#endif
while(!TF0);
TF0=0 ;
}
/**********************************************
* 从串口B接收一个字符
**********************************************/
uchar RByte()
{
uchar Output=0 ;
uchar i=8 ;
// TR0=1; //启动Timer0
/*
#ifdef F11_0592
TH0 = 0xFF; // 定时器重装初值 模拟串口的波特率为9600bps fosc=11.0592MHz
TL0 = 0xA0; // 定时器重装初值 模拟串口的波特率为9600bps fosc=11.0592MHz
#endif
#ifdef F18_432
TH0 = 0xFF; // 定时器重装初值 fosc=18.432MHz
TL0 = 0x60; // 定时器重装初值 fosc=18.432MHz
#endif
*/
WaitTF0();//等过起始位
//接收8位数据位
while(i--)
{
Output>>=1 ;
if(newRXD)Output|=0x80 ; //先收低位
WaitTF0();//位间延时
}
// while(!TF0) if(newRXD) break; //此句和下一句不能加，如果加上了将导致耗时过长，影响下一个字节的接收
// WaitTF0(); //等过结束位
// TR0=0; //停止Timer0
return Output ;
}
/**********************************************
* 发送一个字节到串口B
**********************************************/
void WByte(uchar input)
{
//发送启始位
uchar j=8 ;
//TR0=1;
newTXD=(bit)0 ;
WaitTF0();
//发送8位数据位
while(j--)
{
newTXD=(bit)(input&0x01);//先传低位
WaitTF0();
input=input>>1 ;
}
//发送校验位(无)
//发送结束位
newTXD=(bit)1 ;
WaitTF0();
//TR0=0;
}在上面的新修改后的RByte()函数中，有被注释掉的如下两句：
//while(!TF0) if(newRXD) break; //此句和下一句不能加，如果加上了将导致耗时过长，影响下一个字节的接收
//WaitTF0(); //等过结束位
这两句在《51》文中的程序是存在的，但是使用中断接收法后，加上这两句后出现了问题。表现为接收到的下一个字节的数据不完整或直接接收不到，似乎这两句占用了过多的时间。
看这两句的目的似乎是要延时以跳过结束位，但是我感觉这个结束位可以不用管它，反正结束位是个高电平，不会妨碍下一个字节是否到来的判断（下一个字节的起始位是低电平）。那就由它去吧，没有必要为了它而占用 CPU 的时间。