我們前邊學(xué)串口通信的時(shí)候，比較注重的是串口底層時(shí)序上的操作過程，所以例程都是簡單的收發(fā)字符或者字符串。在實(shí)際應(yīng)用中，往往串口還要和電腦上的上位機(jī)軟件進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)電腦軟件發(fā)送不同的指令，單片機(jī)對應(yīng)執(zhí)行不同操作的功能，這就要求我們組織一個(gè)比較合理的通信機(jī)制和邏輯關(guān)系，用來實(shí)現(xiàn)我們想要的結(jié)果。
本節(jié)所提供程序的功能是，通過電腦串口調(diào)試助手下發(fā)三個(gè)不同的命令，第一條指令：buzz on 可以讓蜂鳴器響；第二條指令：buzz off 可以讓蜂鳴器不響；第三條指令：showstr ，這個(gè)命令空格后邊，可以添加任何字符串，讓后邊的字符串在 1602 液晶上顯示出來，同時(shí)不管發(fā)送什么命令，單片機(jī)收到后把命令原封不動的再通過串口發(fā)送給電腦，以表示“我收到了??你可以檢查下對不對”。這樣的感覺是不是更像是一個(gè)小項(xiàng)目了呢？
對于串口通信部分來說，單片機(jī)給電腦發(fā)字符串好說，有多大的數(shù)組，我們就發(fā)送多少個(gè)字節(jié)即可，但是單片機(jī)接收數(shù)據(jù)，接收多少個(gè)才應(yīng)該是一幀完整的數(shù)據(jù)呢？數(shù)據(jù)接收起始頭在哪里，結(jié)束在哪里？這些我們在接收到數(shù)據(jù)前都是無從得知的。那怎么辦呢？
我們的編程思路基于這樣一種通常的事實(shí)：當(dāng)需要發(fā)送一幀（多個(gè)字節(jié)）數(shù)據(jù)時(shí)，這些數(shù)據(jù)都是連續(xù)不斷的發(fā)送的，即發(fā)送完一個(gè)字節(jié)后會緊接著發(fā)送下一個(gè)字節(jié)，期間沒有間隔或間隔很短，而當(dāng)這一幀數(shù)據(jù)都發(fā)送完畢后，就會間隔很長一段時(shí)間（相對于連續(xù)發(fā)送時(shí)的間隔來講）不再發(fā)送數(shù)據(jù)，也就是通信總線上會空閑一段較長的時(shí)間。于是我們就建立這樣一種程序機(jī)制：設(shè)置一個(gè)軟件的總線空閑定時(shí)器，這個(gè)定時(shí)器在有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)（從單片機(jī)接收角度來說就是接收到數(shù)據(jù)時(shí)）清零，而在總線空閑時(shí)（也就是沒有接收到數(shù)據(jù)時(shí)）時(shí)累加，當(dāng)它累加到一定時(shí)間（例程里是 30ms）后，我們就可以認(rèn)定一幀完整的數(shù)據(jù)已經(jīng)傳輸完畢了，于是告訴其它程序可以來處理數(shù)據(jù)了，本次的數(shù)據(jù)處理完后就恢復(fù)到初始狀態(tài)，再準(zhǔn)備下一次的接收。那么這個(gè)用于判定一幀結(jié)束的空閑時(shí)間取多少合適呢？它取決于多個(gè)條件，并沒有一個(gè)固定值，我們這里介紹幾個(gè)需要考慮的原則：第一，這個(gè)時(shí)間必須大于波特率周期，很明顯我們的單片機(jī)接收中斷產(chǎn)生是在一個(gè)字節(jié)接收完畢后，也就是一個(gè)時(shí)刻點(diǎn)，而其接收過程我們的程序是無從知曉的，因此在至少一個(gè)波特率周期內(nèi)你絕不能認(rèn)為空閑已經(jīng)時(shí)間達(dá)到了。第二，要考慮發(fā)送方的系統(tǒng)延時(shí)，因?yàn)椴皇撬械陌l(fā)送方都能讓數(shù)據(jù)嚴(yán)格無間隔的發(fā)送，因?yàn)檐浖憫?yīng)、關(guān)中斷、系統(tǒng)臨界區(qū)等等操作都會引起延時(shí)，所以還得再附加幾個(gè)到十幾個(gè) ms 的時(shí)間。我們選取的 30ms 是一個(gè)折中的經(jīng)驗(yàn)值，它能適應(yīng)大部分的波特率（大于1200）和大部分的系統(tǒng)延時(shí)（PC 機(jī)或其它單片機(jī)系統(tǒng)）情況。
我先把這個(gè)程序最重要的 UART.c 文件中的程序貼出來，一點(diǎn)點(diǎn)給大家解析，這個(gè)是實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)常用的用法，大家一定要認(rèn)真弄明白。
/*****************************Uart.c 文件程序源代碼*****************************/
#include
bit flagFrame = 0; //幀接收完成標(biāo)志，即接收到一幀新數(shù)據(jù)
bit flagTxd = 0; //單字節(jié)發(fā)送完成標(biāo)志，用來替代 TXD 中斷標(biāo)志位
unsigned char cntRxd = 0; //接收字節(jié)計(jì)數(shù)器
unsigned char pdata bufRxd[64]; //接收字節(jié)緩沖區(qū)
extern void UartAction(unsigned char *buf, unsigned char len);
/* 串口配置函數(shù)，baud-通信波特率 */
void ConfigUART(unsigned int baud){
SCON = 0x50; //配置串口為模式 1
TMOD &= 0x0F; //清零 T1 的控制位
TMOD |= 0x20; //配置 T1 為模式 2
TH1 = 256 - (11059200/12/32)/baud; //計(jì)算 T1 重載值
TL1 = TH1; //初值等于重載值
ET1 = 0; //禁止 T1 中斷
ES = 1; //使能串口中斷
TR1 = 1; //啟動 T1
}
/* 串口數(shù)據(jù)寫入，即串口發(fā)送函數(shù)，buf-待發(fā)送數(shù)據(jù)的指針，len-指定的發(fā)送長度 */
void UartWrite(unsigned char *buf, unsigned char len){
while (len--){ //循環(huán)發(fā)送所有字節(jié)
flagTxd = 0; //清零發(fā)送標(biāo)志
SBUF = *buf++; //發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)
while (!flagTxd); //等待該字節(jié)發(fā)送完成
}
}
/* 串口數(shù)據(jù)讀取函數(shù)，buf-接收指針，len-指定的讀取長度，返回值-實(shí)際讀到的長度 */
unsigned char UartRead(unsigned char *buf, unsigned char len){
unsigned char i;
//指定讀取長度大于實(shí)際接收到的數(shù)據(jù)長度時(shí)，
//讀取長度設(shè)置為實(shí)際接收到的數(shù)據(jù)長度
if (len > cntRxd){
len = cntRxd;
}
for (i=0; i *buf++ = bufRxd[i]; } cntRxd = 0; //接收計(jì)數(shù)器清零 return len; //返回實(shí)際讀取長度 } /* 串口接收監(jiān)控，由空閑時(shí)間判定幀結(jié)束，需在定時(shí)中斷中調(diào)用，ms-定時(shí)間隔 */ void UartRxMonitor(unsigned char ms){ static unsigned char cntbkp = 0; static unsigned char idletmr = 0; if (cntRxd > 0){ //接收計(jì)數(shù)器大于零時(shí)，監(jiān)控總線空閑時(shí)間 if (cntbkp != cntRxd){ //接收計(jì)數(shù)器改變，即剛接收到數(shù)據(jù)時(shí)，清零空閑計(jì)時(shí) cntbkp = cntRxd; idletmr = 0; }else{ //接收計(jì)數(shù)器未改變，即總線空閑時(shí)，累積空閑時(shí)間 if (idletmr < 30){ //空閑計(jì)時(shí)小于 30ms 時(shí)，持續(xù)累加 idletmr += ms; if (idletmr >= 30){ //空閑時(shí)間達(dá)到 30ms 時(shí)，即判定為一幀接收完畢 flagFrame = 1; //設(shè)置幀接收完成標(biāo)志 } } } }else{ cntbkp = 0; } } /* 串口驅(qū)動函數(shù)，監(jiān)測數(shù)據(jù)幀的接收，調(diào)度功能函數(shù)，需在主循環(huán)中調(diào)用 */ void UartDriver(){ unsigned char len; unsigned char pdata buf[40]; if (flagFrame){ //有命令到達(dá)時(shí)，讀取處理該命令 flagFrame = 0; len = UartRead(buf, sizeof(buf)); //將接收到的命令讀取到緩沖區(qū)中 UartAction(buf, len); //傳遞數(shù)據(jù)幀，調(diào)用動作執(zhí)行函數(shù) } } /* 串口中斷服務(wù)函數(shù) */ void InterruptUART() interrupt 4{ if (RI){ //接收到新字節(jié) RI = 0; //清零接收中斷標(biāo)志位 //接收緩沖區(qū)尚未用完時(shí)，保存接收字節(jié)，并遞增計(jì)數(shù)器 if (cntRxd < sizeof(bufRxd)){{ bufRxd[cntRxd++] = SBUF; } } if (TI){ //字節(jié)發(fā)送完畢 TI = 0; //清零發(fā)送中斷標(biāo)志位 flagTxd = 1; //設(shè)置字節(jié)發(fā)送完成標(biāo)志 } } 大家可以對照注釋和前面的講解分析下這個(gè) Uart.c 文件，在這里指出其中的兩個(gè)要點(diǎn)希望大家多注意下。 1、接收數(shù)據(jù)的處理，在串口中斷中，將接收到的字節(jié)都存入緩沖區(qū) bufRxd 中，同時(shí)利用另外的定時(shí)器中斷通過間隔調(diào)用 UartRxMonitor 來監(jiān)控一幀數(shù)據(jù)是否接收完畢，判定的原則就是我們前面介紹的空閑時(shí)間，當(dāng)判定一幀數(shù)據(jù)結(jié)束完畢時(shí)，設(shè)置 flagFrame 標(biāo)志，主循環(huán)中可以通過調(diào)用 UartDriver 來檢測該標(biāo)志，并處理接收到的數(shù)據(jù)。當(dāng)要處理接收到的數(shù)據(jù)時(shí)，先通過串口讀取函數(shù) UartRead 把接收緩沖區(qū) bufRxd 中的數(shù)據(jù)讀取出來，然后再對讀到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷處理。也許你會說，既然數(shù)據(jù)都已經(jīng)接收到 bufRxd 中了，那我直接在這里面用不就行了嘛，何必還得再拷貝到另一個(gè)地方去呢？我們設(shè)計(jì)這種雙緩沖的機(jī)制，主要是為了提高串口接收到響應(yīng)效率：首先如果你在 bufRxd 中處理數(shù)據(jù)，那么這時(shí)侯就不能再接收任何數(shù)據(jù)，因?yàn)樾陆邮盏臄?shù)據(jù)會破壞原來的數(shù)據(jù)，造成其不完整和混亂；其次，這個(gè)處理過程可能會耗費(fèi)較長的時(shí)間，比如說上位機(jī)現(xiàn)在就給你發(fā)來一個(gè)延時(shí)顯示的命令，那么在這個(gè)延時(shí)的過程中你都無法去接收新的命令，在上位機(jī)看來就是你暫時(shí)失去響應(yīng)了。而使用這種雙緩沖機(jī)制就可以大大改善這個(gè)問題，因?yàn)閿?shù)據(jù)拷貝所需的時(shí)間是相當(dāng)短的，而只要拷貝出去后，bufRxd 就可以馬上準(zhǔn)備去接收新數(shù)據(jù)了。 2、串口數(shù)據(jù)寫入函數(shù) UartWrite，它把數(shù)據(jù)指針 buf 指向的數(shù)據(jù)塊連續(xù)的由串口發(fā)送出去。雖然我們的串口程序啟用了中斷，但這里的發(fā)送功能卻沒有在中斷中完成，而是仍然靠查詢發(fā)送中斷標(biāo)志 flagTxd（因中斷函數(shù)內(nèi)必須清零 TI，否則中斷會重復(fù)進(jìn)入執(zhí)行，所以另置了一個(gè) flagTxd 來代替 TI）來完成，當(dāng)然也可以采用先把發(fā)送數(shù)據(jù)拷貝到一個(gè)緩沖區(qū)中，
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