proteus虚拟串口实现

Posted 2020-11-27 veis

1.概述

　　主要介绍如何在proteus中搭建串口通讯电路，然后在PC中使用串口助手和proteus中的MCU进行通信。

2.主要使用到的软件

　　① Proteus

　　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：

　　参考下载地址：https://www.pcsoft.com.cn/soft/27539.html

　　②vspd( 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：

　　参考下载地址：https://www.eltima.com/vspd-post-download.html

 3.实现串口通信

　　1、创建虚拟串口对

　　① 打开VSPD软件，设置好需要创建的串口对的端口号，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，可以根据实际情况进行设置，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：

　　2、搭建proteus仿真电路

　　① 电路示意框图，我们在proteus使用DB9母头和MAX232电平转换芯片相连接

　　② DB9管脚定义及连接参考

　　③ 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）

　　　　附1：MAX232参考电路（来自MAX232N 数据手册）

　　　　附2：使用到的器件表（可以按此名称再proteus库中直接搜索对应器件）

　　 

　　　　附3：Proteus中DB9串口参数设置及串口助手参数设置

　　　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】。

　　③ 测试代码如下

  1 /**
  2  * @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，
  3  *                     接收完成后返回接收结果，并清空接收缓冲区。
  4  *                    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。
  5  * @author:         veis
  6  * @date:           2020-03-04
  7  * @version:        v1.0
  8  */
  9 
 10 #include <reg52.h>
 11 
 12 // 类型重定义，便于移植
 13 typedef unsigned char uint8_t;
 14 typedef unsigned int uint16_t;
 15 
 16 // 定义串口接收标志枚举类型
 17 enum
 18 {
 19     isempty = 0, // 接收缓冲区为空
 20     isoverflow,    // 接收缓冲区溢出
 21     isend    // 成功接收到结束标志符
 22 } buf_flag;
 23 
 24 // 定义接收缓冲区大小
 25 #define BUFFER_SIZE    64
 26 // 定义结束符为回车符 "
"
 27 #define END_SYMBOL0 ‘
‘
 28 #define END_SYMBOL1    ‘
‘
 29 
 30 // 外部可见函数声明
 31 void uart_config(void);
 32 void send_char(uint8_t ch);
 33 void send_string(uint8_t *str);
 34 
 35 // 定义串口接收缓冲区
 36 uint8_t recv_buf[BUFFER_SIZE] = {0};
 37 
 38 void main()
 39 {
 40     int i = 0;
 41     buf_flag = isempty;
 42     uart_config();    // 初始化串口
 43     send_string("I am serial port 3!
");
 44     while (1)
 45     {
 46         if (buf_flag == isend)
 47         {
 48             send_string(recv_buf); // 把接收到的字符串发送回去
 49             i = 0;
 50             while (i < BUFFER_SIZE)
 51             {
 52                 recv_buf[i++] = 0;
 53             }
 54             buf_flag = isempty;
 55         }
 56         else if (buf_flag == isoverflow)
 57         {
 58             send_string("ERROR:receive buffer is overflow!
"); // 提示缓冲区溢出
 59             i = 0;
 60             while (i < BUFFER_SIZE)
 61             {
 62                 recv_buf[i++] = 0;
 63             }
 64             buf_flag = isempty;
 65         }
 66     }
 67 }
 68 
 69 /**
 70  * 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
 71  */
 72 void uart_config(void)
 73 {
 74     TMOD = 0x20;
 75     SCON = 0x50;
 76     TH1 = 0xfd;
 77     TL1 = TH1;
 78     PCON = 0x00;
 79     EA = 1;
 80     ES = 1;
 81     TR1 = 1;
 82 }
 83 
 84 /**
 85  * [send_char]
 86  * @param ch [待发送的字符]
 87  */
 88 void send_char(uint8_t ch)
 89 {
 90     SBUF = ch;
 91     while (!TI);
 92     TI = 0;
 93 }
 94 
 95 /**
 96  * [send_string]
 97  * @param str [待发送的字符串首元素地址]
 98  */
 99 void send_string(uint8_t *str)
100 {
101     while (*str != ‘‘)
102     {
103         SBUF = *str++;
104         while (!TI);
105         TI = 0;
106     }
107 }
108 
109 /**
110  * [uart_interrupt]
111  */
112 void uart_interrupt(void) interrupt 4
113 {
114     static uint8_t n = 0;
115     if (RI)
116     {
117         RI = 0;
118         if (n < BUFFER_SIZE - 1)
119         {
120             recv_buf[n++] = SBUF;
121             // 判断是否接收到结束符（回车 "
"）
122             if ((recv_buf[n - 2] == END_SYMBOL0) && (recv_buf[n - 1] == END_SYMBOL1))
123             {
124                 buf_flag = isend;
125                 recv_buf[n] = ‘‘;
126                 n = 0;
127             }
128         }
129         else
130         {
131             n = 0;
132             buf_flag = isoverflow;
133         }
134     }
135 
136 }

　　④ 加载通过keil生成好的hex文件（这里不介绍如何生成hex文件）

　　⑤ 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! 】，然后手动发送一句【I am serial port 2! 】，MCU回复接收到的内容，测试结果和程序一致。

4、总结

　　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接口的连接方式，需要RXD接MAX232的RXD，TXD接MAX232的TXD。

　　注：需要电路及软件的可以在评论区留言，有更多想了解的也可以留言。