新闻中心

EEPW首页 > 嵌入式系统 > 设计应用 > 单片机模拟串口发送和波特率问题

单片机模拟串口发送和波特率问题

作者： 时间：2016-11-27 来源：网络
收藏
传统的8051系列单片机一般都配备一个串口，而STC 89C52RC增强型单片机也不例外，只有一个串口可供使用，这样就出问题了，假如当前单片机系统要求二个串口或多个串口进行同时通信，8051系列单片机只有一个串口可供通信就显得十分尴尬，但是在实际的应用中，有两种方法可以选择。
方法1：使用能够支持多串口通信的单片机，不过通过更换其他单片机来代替8051系列单片机，这样就会直接导致成本的增加，优点就是编程简单，而且通信稳定可靠。
方法2：在IO资源比较充足的情况下，可以通过IO来模拟串口的通信，虽然这样会增加编程的难度，模拟串口的波特率会比真正的串口通信低一个层次，但是唯一优点就是成本上得到控制，而且通过不同的IO组合可以实现更加之多的模拟串口，在实际应用中往往会采用模拟串口的方法来实现多串口通信。
普遍使用串口通信的数据流都是1位起始位、8位数据位、1位停止位的格式的,如表1。
表1
起始位8位数据位停止位
0Bit0Bit1Bit2Bit3Bit4Bit5Bit6Bit71

要注意的是，起始位作为识别是否有数据到来，停止位标志数据已经发送完毕。起始位固定值为0，停止位固定值为1，那么为什么起始位要是0，停止位要是1呢？这个很好理解，假设停止位固定值为1，为了更加易识别数据的到来，电平的跳变最为简单也最容易识别，那么当有数据来的时候，只要在规定的时间内检测到发送过来的第一位的电平是否0值，就可以确定是否有数据到来；另外停止位为1的作用就是当没有收发数据之后引脚置为高电平起到抗干扰的作用。
在平时使用红外无线收发数据时，一般都采用模拟串口来实现的，但是有个问题要注意，波特率越高，传输距离越近；波特率越低，传输距离越远。对于这些通过模拟串口进行数据传输，波特率适宜为1200b/s来进行数据传输。
例子：在使用单片机的串口接收数据实验当中，使用串口调试助手发送16字节数据，单片机采用模拟串口的方法将接收到的数据返发到PC机。
模拟串口实验代码：



1#include"stc.h"
2
3#defineRXD P3_0//宏定义:接收数据的引脚
4#defineTXD P3_1//宏定义:发送数据的引脚
5#defineRECEIVE_MAX_BYTES 16//宏定义:最大接收字节数
6
7#defineTIMER_ENABLE() {TL0=TH0;TR0=1;fTimeouts=0;}//使能T/C
8#defineTIMER_DISABLE() {TR0=0;fTimeouts=0;}//禁止T/C
9#defineTIMER_WAIT() {while(!fTimeouts);fTimeouts=0;}//等待T/C超时
10
11
12unsignedcharfTimeouts=0;//T/C超时溢出标志位
13unsignedcharRecvBuf[16];//接收数据缓冲区
14unsignedcharRecvCount=0;//接收数据计数器
15
16
17
23voidSendByte(unsignedcharb)
24{
25unsignedchari=8;
26
27TXD=0;
28
29TIMER_ENABLE();
30TIMER_WAIT();
31
32
33while(i--)
34{
35if(b&1)TXD=1;
36elseTXD=0;
37
38TIMER_WAIT();
39
40b>>=1;
41
42}
43
44
45TXD=1;
46
47TIMER_WAIT();
48TIMER_DISABLE();
49}
50
56unsignedcharRecvByte(void)
57{
58unsignedchari;
59unsignedcharb=0;
60
61TIMER_ENABLE();
62TIMER_WAIT();
63
64for(i=0;i<8;i++)
65{
66if(RXD)b|=(1<67
68TIMER_WAIT();
69}
70
71TIMER_WAIT();//等待结束位
72TIMER_DISABLE();
73
74returnb;
75
76}
77
83voidPrintfStr(char*pstr)
84{
85while(pstr&&*pstr)
86{
87SendByte(*pstr++);
88}
89}
90
96voidTimerInit(void)
97{
98TMOD=0x02;
99TR0=0;
100TF0=0;
101TH0=(256-99);
102TL0=TH0;
103ET0=1;
104EA=1;
105}
106
112unsignedcharStartBitCome(void)
113{
114return(RXD==0);
115}
116
122voidmain(void)
123{
124unsignedchari;
125
126TimerInit();
127
128PrintfStr("Hello 8051rn");
129
130while(1)
131{
132if(StartBitCome())
133{
134RecvBuf[RecvCount++]=RecvByte();
135
136if(RecvCount>=RECEIVE_MAX_BYTES)
137{
138RecvCount=0;
139
140for(i=0;i141{
142SendByte(RecvBuf[i]);
143}
144}
145}
146
147}
148}
149
155voidTimer0IRQ(void) interrupt1using0
156{
157fTimeouts=1;
158}
159

代码分析
在模拟串口实验代码中，宏的使用占用了相当的一部分。
#define RXD P3_0//宏定义:接收数据的引脚
#define TXD P3_1//宏定义:发送数据的引脚
#define TIMER_ENABLE(){TL0=TH0;TR0=1;fTimeouts=0;}//使能T/C
#define TIMER_DISABLE() {TR0=0;fTimeouts=0;}//禁止T/C
#define TIMER_WAIT(){while(!fTimeouts);fTimeouts=0;}//等待T/C超时

模拟串口接收引脚为P3.0，发送引脚为P3.1。为了达到精确的定时，减少模拟串口时收发数据的累积误差，有必要通过对T/C进行频繁的使能和禁止等操作。例如宏TIMER_ENABLE为使能T/C，宏TIMER_DISABLE禁止T/C，宏TIMER_WAIT等待T/C超时。
模拟串口的工作波特率为9600b/s，在串口收发的数据流当中，每一位的时间为1/9600≈104us，
若单片机工作在12MHz频率下，使用T/C0工作在方式2，那么为了达到104us的定时时间，TH0、TL0的初值为256-104=152，在实际的模拟串口中，往往出现收发数据不正确的现象。原因就在于TH0、TL0的初值，或许很多人会疑惑，按道理来说，计算T/C0的初值是没有错的。对，是没有错，但是在SendByte和Recv的函数当中，执行每一行代码都要消耗一定的时间，这就是所谓的“累积误差”导致收发数据出现问题，因此我们必须通过实际测试得到TH0、TL0的初值，最佳值256-99=157。那么在T/C初始化TimerInit函数中，TH0、TL0的初值不能够按照常规来计算得到，实际初值在正常初值附近，可以通过实际测试得到。
模拟串口主要复杂在模拟串口发送与接收，具体实现函数在SendByte和RecvByte函数，这两个函数必须要遵循“1位起始位、8位数据位、1位停止位”的数据流。
SendByte函数用于模拟串口发送数据，以起始位“0”作为移位传输的起始标志，然后将要发送的自己从低字节到高字节移位传输，最后以停止位“1”作为移位传输的结束标志。
RecvByte函数用于模拟串口接收数据，一旦检测到起始位“0”，就立刻将接收到的每一位移位存储，最后以判断停止位“1”结束当前数据的接收。
main函数完成T/C的初始化，在while(1)死循环以检测起始位“0”为目的，当接收到的数据达到宏RECEIVE_MAX_BYTES的个数时，将接收到的数据返发到外设。

波特率的研究


通常情况下，8051系列单片机外接晶振频率一般是12MHz、24MHz、48MHz如图7-6-1，为什么会这样选取呢？从前面的章节已经介绍8051系列单片机的每12个时钟周期为一个指令周期，当8051系列单片机外接12MHz晶振时，指令周期=12/12MHz=1us；若外接24MHz晶振时，指令周期=12/24MHz=0.5us；若外接48MHz晶振时，指令周期=12/48MHz=0.25us。8051系列单片机外接能够被除尽的晶振，在使用单片机内部的定时器/计数器资源时作定时器使用时能够得到精确定时应用；当使用汇编语言编程时，可以清楚知道当前每一行代码执行的时间。
8051系列单片机外接能够被除尽的晶振即12MHz、24MHz、48MHz这些晶振时，波特率的精确性就得不到保证。

假若现在单片机外接的晶振为12MHz时，以T/C2作波特率发生器，根据波特率公式：
波特率=Fosc/2x16x(65536-t)
9600=12MHz/2x16x(65536-t)
t=65496.9375
“65496.9375”不是一个整数值，是一个带有小数点的数值。对于常用的8位、9位、11位一帧的数据接收与传输，最大的允许误差分别是6.25%、5.56%、4.5%。虽然波特率允许误差，但是这样通信时便会产生积累误差，进而影响数据的正确性。唯一的解决办法就是更改单片机外接的晶振频率，更改为常用于产生精确波特率的晶振如11.0592MHz、22.1184MHz。
假若现在单片机外接的晶振为11.0592MHz时，以T/C2作波特率发生器，根据波特率公式：
波特率=Fosc/2x16x(65536-t)
9600=11.0592MHz/2x16x(65536-t)
t=65500=0xFFDC

虽然使用11.0592MHz、22.1184MHz的晶振能够产生精确的波特率，但是用于系统精确的定时服务不是十分的理想。例如单片机外接11.0592MHz晶振时，指令周期=12/11.0592MHz≈1.085us，是一个无限循环的小数。当单片机外接22.1184MHz晶振时，指令周期=12/22.1184MHz≈0.5425us，也是一个无限循环的小数。

串口工作在方式1时分别采用T/C1和T/C2产生常用波特率初值表如下。
波特率
（11.0592MHz）		初值波特率
（12MHz）		初值
TH1、TL1
（SMOD=0）		TH1、TL1
（SMOD=1）		TH1、TL1
（SMOD=0）		TH1、TL1
（SMOD=1）
12000xE70xD012000xE50xCB
24000xF30xE724000xF20xE5
48000xF90xF348000xF90xF2
96000xFC0xF996000xFC0xF9
144000xFD0xFB144000xFD0xFB
192000xFE0xFC192000xFE0xFC


波特率
（11.0592MHz）		初值波特率
（12MHz）		初值
RCAL2HRCAL2LRCAL2HRCAL2L
12000xFE0xE012000xFE0xC8
24000xFF0x7024000xFF0x64
48000xFF0xD848000xFF0xB2
96000xFF0xDC96000xFF0xD9
144000xFF0xE8144000xFF0xE6
192000xFF0xEE192000xFF0xED

如果大家想通过设置不同的晶振获取更加多的波特率的值，可以下载以下工具进行计算：
软件下载地址：http://files.cnblogs.com/wenziqi/单片机多功能助手.rar

关键词： 单片机模拟串口发送波特

评论


相关推荐

技术专区

关闭