gpio模拟串口通信

Posted 2023-02-19 四季帆

1. 串口的传输协议

        UART使用异步模式工作，不需要时钟信号，其一般格式为：起始位+数据位+校验位+停止位。其中起始位1位，数据位5~8位，校验位0或1位，停止位1、1.5或2位。不过最常用的格式是1位起始位、8位数据位、没有奇偶校验、1位停止位，简记为8/N/1。

        8/N/1格式的时序图如下：

        空闲时数据线上规定为逻辑1。

        开始传输数据时先发送起始位，规定为逻辑0，接收端会检测这个下降沿，以便之后开始采样接收数据。

        起始位之后是数据位，规定先发送最低位，即LSB First。因为UART没有时钟信号，故使用波特率来确定每一位的长度，不过为保证检测的准确性，实际采样频率会高于波特率，一般每一位会进行若干次采样，取中间的采样值作为这一位的结果。

        奇偶校验位一般不使用。

        停止位一般使用1位，规定为逻辑1，除了表示传输结束外，停止位还可以起到时钟同步的作用。

        需要注意的是，这里的逻辑0并不一定是0V，这与使用的电平标准有关。对于TTL电平而言，逻辑0是0V，逻辑1是高电平（一般为3.3V或5V）；对于RS-232电平而言，逻辑0是3V~15V，逻辑1是-3~-15V。

2. gpio模拟串口通信

        以晶振频率11.0592M为时钟的芯片为例，实现波特率为9600BPS的串口通信(即传输一个位需要1/9600秒)，定时时间=定时器计数值*机器周期=定时器计数值*12/晶振频率，现在定时时间为1/9600秒，定时器计数值=定时时间*晶振频率/12=110592/1152=96

        补充：机器周期表示执行一条cpu指令所需时间，时钟周期是1/晶振频率，一个机器周期一般由多个时钟周期组成，比如51单片机的一个机器周期由12个时钟周期组成。

#define TM0_FLAG 0       //设传输标志位
#define RXD P1_0         //通过P1_0 IO脚来模拟RXD功能引脚
#define TXD P1_1         //通过P1_0 IO脚来模拟TXD功能引脚

/* 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

/* 从串口读一个字符 */
uchar RByte()

    uchar Output = 0;
    uchar i = 8;
    TR0 = 1;               //启动Timer0
    TL0 = TH0;
    WaitTF0();             //等过起始位
    
    //发送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;              //收到结束位
    
    TR0 = 0;                        //停止
    Timer0
    return Output;


/* 往串口写一个字节 */
void WByte(uchar input)

    uchar i = 8;
    TXD = (bit)0;                    //发送启始位
    WaitTF0();
    
    //发送8位数据位
    while(i--)
    
        TXD = (bit)(input & 0x01);  //先传低位
        WaitTF0();
        input = input >> 1;
    
    
    TXD = (bit)1;                    //发送结束位
    WaitTF0();


/* 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