用軟件實(shí)現(xiàn)PIC16F5X異步串行口

1.概述
PIC16F5X微控制器為MicroChip公司生產(chǎn)的一系列低成本、高性能、8位、全靜態(tài)和基于閃存的CMOS單片機(jī)。本文將詳細(xì)介紹如何使用PIC16F5X實(shí)現(xiàn)異步串行I/O口。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)中通常需要完成片對(duì)片的數(shù)據(jù)串口通信，雖然PIC16F5X系列微控制器沒有片上串行口，但是可以通過軟件模擬串口實(shí)現(xiàn)通信，即一個(gè)I/O口作為輸入，用于接收數(shù)據(jù)，另一個(gè)I/O口作為輸出，用于發(fā)射數(shù)據(jù)。當(dāng)考慮到批量應(yīng)用時(shí)，通過軟件模擬實(shí)現(xiàn)的串行I/O口成本更低。

2.實(shí)現(xiàn)原理
文中通過兩個(gè)程序模擬全雙工RS-232通信和半雙工通信。半雙工通信時(shí)，使用8MHz作為輸入時(shí)鐘，波特率可以達(dá)到19200；全雙工通信時(shí)，8MHz晶振時(shí)波特率可達(dá)到9600，20MHz晶振時(shí)可達(dá)到19200。通訊數(shù)據(jù)格式為一個(gè)或兩個(gè)停止位、7個(gè)或8個(gè)數(shù)據(jù)位、沒有奇偶位，可以通過LSb或MSb發(fā)送或接收。輸入時(shí)鐘越高時(shí)，分辨率相應(yīng)會(huì)越好。用戶須根據(jù)通信改變頭文件；軟件不提供握手協(xié)議，用戶使用XON/XOFF可合并軟件握手；對(duì)于硬件握手，使用RTS和CTS作為另外的兩個(gè)數(shù)字I/O口即可。
串口發(fā)送和接收的流程圖分別如圖1和圖2所示，在傳輸過程中，起始位通過傳送數(shù)據(jù)位DX發(fā)送數(shù)據(jù)，DX=0時(shí)持續(xù)B秒；當(dāng)DX置1或清0時(shí)，每隔B秒則相應(yīng)回應(yīng)數(shù)據(jù)位一次。

2.1串口發(fā)送原理
DX輸出腳用于發(fā)送數(shù)據(jù)，串口發(fā)送源程序如下所示：


;**************************************************************************
Transmitter
**************************************************************************;


Xmtr MOV lw8
MOV wfXCount
bcfPort_A,DX
X_nextcallDelay
rrfXmtReg
btfscSTATUS,CARRY
bsfPort_A,DX
btfssSTATUS,CARRY
bcfPort_A,DX
decfszCount
gotoX_next
X_StopcallDelay
bsfPort_A,DX
x_OvergotoX_Over


在用戶程序中，用戶須下載數(shù)據(jù)并發(fā)送到XmtReg，然后使X_flag置1，檢測(cè)數(shù)據(jù)是否為繼續(xù)發(fā)送狀態(tài)；同時(shí)，當(dāng)X_flag置1時(shí)改變XmtReg值將使傳送的數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)誤。
2.2串口接收原理
DR腳用于接收數(shù)據(jù)。用戶須經(jīng)常確保R_done標(biāo)志位是否接收完畢。如果繼續(xù)接收，則R_flag置1保持不變；當(dāng)接收完畢時(shí)，R_done置1。當(dāng)檢測(cè)到下一個(gè)起始位時(shí)，R_done清0。同時(shí)，用戶須經(jīng)常核對(duì)R_done標(biāo)志位的值，當(dāng)該位置1時(shí)，接收數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在寄存器RcvReg中；當(dāng)檢測(cè)到一個(gè)新的起始位時(shí)，該寄存器清0，即當(dāng)（R）_done置1時(shí)，接收數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在寄存器RcvReg中，其它寄存器數(shù)據(jù)從RcvReg中進(jìn)行復(fù)制；當(dāng)檢測(cè)到下一個(gè)起始位時(shí)，則清除R_done標(biāo)志位。
用戶可以改變代碼實(shí)現(xiàn)接收，如果接收的速度很大時(shí)，可發(fā)送XOFF信號(hào)，為接收到更多的數(shù)據(jù)，須發(fā)送XON信號(hào)。串口接收源程序如下所示：


;**********************************************************************
Receiver
***********************************************************************;


RcvrbtfscPort_A,DR
GotoRcvr
MOV lw8
clrfRcvReg
R_nextcallDelay
bcfSTATUS,CARRY
rrfRcvReg
btfscPort_A,DR
bsfRcvREG,MSB
callDelay
decfszRcount
gotoR_next
R_OvergotoR_Over


3.軟件調(diào)試
為更好地模擬串口通信，排除用戶電路故障，檢測(cè)硬件運(yùn)行狀態(tài)或者檢查有問題的 單片機(jī) 系統(tǒng)，本文采用PICE-II進(jìn)行仿真調(diào)試。該仿真器具有單步、斷點(diǎn)、讀出、修改等操作，可以隨時(shí)觀看中間結(jié)果而不改變運(yùn)行中原有數(shù)據(jù)的性能和結(jié)果，更顯著的特點(diǎn)是采用硬件斷點(diǎn)，不會(huì)引起錯(cuò)誤、采用CPLD大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)、4K向前實(shí)時(shí)跟蹤程序的運(yùn)行、可以隨時(shí)觀察程序存儲(chǔ)器、內(nèi)部RAM以及特殊功能存儲(chǔ)器的內(nèi)容。
該仿真主機(jī)采用專用的時(shí)鐘芯片，可以提供30kHz~40MHz之間任意頻率的仿真時(shí)鐘。在該程序中，當(dāng)需改變波特率時(shí)只要改變仿真時(shí)鐘即可，無需更換目標(biāo)板晶振等，即很大程序上省去了更換晶振的麻煩。在模擬半雙工通信時(shí)，文中選擇波特率19200，該系統(tǒng)工作時(shí)鐘頻率可設(shè)置為8MHz，也可以根據(jù)用戶需要選擇頻率。時(shí)設(shè)置如圖3所示。
在程序調(diào)試過程中，可以使用單步進(jìn)入、單步跳過、單步跳出、連續(xù)單步等功能，也可以自動(dòng)單步運(yùn)行，在需要查看的地方點(diǎn)擊“暫?！笔惯\(yùn)行停止即可。該調(diào)試簡單易行，不占用任何資源，所有地址空間全部提供給用戶，同時(shí)還可以通過超級(jí)終端觀看接收的數(shù)據(jù)，如圖6所示。



Transmitter;
Xmtr
IFX_Nbit
MOV lw8
ELSE
MOV lw7
ENDIF
MOV wfCount;
IFX_MODE
ELSE
IFX_Nbit
ELSE
rlfXmtReg,Same
ENDIF;
bcfPORTA,DX;
/*SendStartBit*/
callDelay1
X_nextbcfSTATUS,C;
IFX_MODE
rrfXmtReg,Same;
/*ConditionalAssembly*/
ELSE;
/*tosetifMSBfirstorLSBfirst*/
rlfXmtReg,Same
ENDIF;
btfscSTATUS,C
bsfPORTA,DX
btfssSTATUS,C
bcfPORTA,DX
callDelayX
decfszCount,Same
gotoX_next
bsfPORTA,DX;
/*SendStopBit*/
callDelay1
IFSbit2
bsfPORTA,DX
callDelay1
ENDIF；
gotoTalk
Receiver;
Rcvr
IFR_Nbit
MOV lw8;
/*8Databits*/
ELSE
MOV lw7;
/*7databits*/
ENDIF；
MOV wfCount
R_nextbcfSTATUS,C
IFR_MODE
rrfRcvReg,Same;
/*tosetifMSBfirstorLSBfirst*/
ELSE
rlfRcvReg,Same
ENDIF
btfscPORTA,DR;
IFR_MODE
IFR_Nbit
bsfRcvReg,MSB;
/*ConditionalAssembly*/
ELSE
bsfRcvReg,MSB-1
ENDIF；
ELSE
bsfRcvReg,LSB
ENDIF;
callDelayY
decfszCount,Same
gotoR_next

4.結(jié)束語
本文可以根據(jù)用戶需求通過