我們前邊學串口通信的時候，比較注重的是串口底層時序上的操作過程，所以例程都是簡單的收發(fā)字符或者字符串。在實際應用中，往往串口還要和電腦上的上位機軟件進行交互，實現(xiàn)電腦軟件發(fā)送不同的指令，單片機對應執(zhí)行不同操作的功能，這就要求我們組織一個比較合理的通信機制和邏輯關系，用來實現(xiàn)我們想要的結果。
本節(jié)所提供程序的功能是，通過電腦串口調試助手下發(fā)三個不同的命令，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，同時不管發(fā)送什么命令，單片機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小項目了呢?
對于串口通信部分來說，單片機給電腦發(fā)字符串好說，有多大的數(shù)組，我們就發(fā)送多少個字節(jié)即可，但是單片機接收數(shù)據(jù)，接收多少個才應該是一幀完整的數(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：當需要發(fā)送一幀(多個字節(jié))數(shù)據(jù)時，這些數(shù)據(jù)都是連續(xù)不斷的發(fā)送的，即發(fā)送完一個字節(jié)后會緊接著發(fā)送下一個字節(jié)，期間沒有間隔或間隔很短，而當這一幀數(shù)據(jù)都發(fā)送完畢后，就會間隔很長一段時間(相對于連續(xù)發(fā)送時的間隔來講)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間。于是我們就建立這樣一種程序機制：設置一個軟件的總線空閑定時器，這個定時器在有數(shù)據(jù)傳輸時(從單片機接收角度來說就是接收到數(shù)據(jù)時)清零，而在總線空閑時(也就是沒有接收到數(shù)據(jù)時)時累加，當它累加到一定時間(例程里是 30 ms)后，我們就可以認定一幀完整的數(shù)據(jù)已經傳輸完畢了，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)處理完后就恢復到初始狀態(tài)，再準備下一次的接收。那么這個用于判定一幀結束的空閑時間取多少合適呢?它取決于多個條件，并沒有一個固定值，我們這里介紹幾個需要考慮的原則：第一，這個時間必須大于波特率周期，很明顯我們的單片機接收中斷產生是在一個字節(jié)接收完畢后，也就是一個時刻點，而其接收過程我們的程序是無從知曉的，因此在至少一個波特率周期內你絕不能認為空閑已經時間達到了。第二，要考慮發(fā)送方的系統(tǒng)延時，因為不是所有的發(fā)送方都能讓數(shù)據(jù)嚴格無間隔的發(fā)送，因為軟件響應、關中斷、系統(tǒng)臨界區(qū)等等操作都會引起延時，所以還得再附加幾個到十幾個 ms 的時間。我們選取的 30 ms 是一個折中的經驗值，它能適應大部分的波特率(大于1200)和大部分的系統(tǒng)延時(PC 機或其它單片機系統(tǒng))情況。
我先把這個程序最重要的 UART.c 文件中的程序貼出來，一點點給大家解析，這個是實際項目開發(fā)常用的用法，大家一定要認真弄明白。
/*****************************Uart.c 文件程序源代碼*****************************/
#include
bit flagFrame = 0; //幀接收完成標志，即接收到一幀新數(shù)據(jù)
bit flagTxd = 0; //單字節(jié)發(fā)送完成標志，用來替代 TXD 中斷標志位
unsigned char cntRxd = 0; //接收字節(jié)計數(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)送標志
SBUF = *buf++; //發(fā)送一個字節(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際接收到的數(shù)據(jù)長度時，
//讀取長度設置為實際接收到的數(shù)據(jù)長度
if (len > cntRxd){
len = cntRxd;
}
for (i=0; i 0){ //接收計數(shù)器大于零時，監(jiān)控總線空閑時間
if (cntbkp != cntRxd){ //接收計數(shù)器改變，即剛接收到數(shù)據(jù)時，清零空閑計時
cntbkp = cntRxd;
idletmr = 0;
}else{ //接收計數(shù)器未改變，即總線空閑時，累積空閑時間
if (idletmr < 30){ //空閑計時小于 30ms 時，持續(xù)累加
idletmr += ms;
if (idletmr >= 30){ //空閑時間達到 30ms 時，即判定為一幀接收完畢
flagFrame = 1; //設置幀接收完成標志
}
}
}
}else{
cntbkp = 0;
}
}
/* 串口驅動函數(shù)，監(jiān)測數(shù)據(jù)幀的接收，調度功能函數(shù)，需在主循環(huán)中調用 */
void UartDriver(){
unsigned char len;
unsigned char pdata buf[40];
if (flagFrame){ //有命令到達時，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，調用動作執(zhí)行函數(shù)
}
}
/* 串口中斷服務函數(shù) */
void InterruptUART() interrupt 4{
if (RI){ //接收到新字節(jié)
RI = 0; //清零接收中斷標志位
//接收緩沖區(qū)尚未用完時，保存接收字節(jié)，并遞增計數(shù)器
if (cntRxd < sizeof(bufRxd)){{[!--empirenews.page--]
bufRxd[cntRxd++] = SBUF;
}
}
if (TI){ //字節(jié)發(fā)送完畢
TI = 0; //清零發(fā)送中斷標志位
flagTxd = 1; //設置字節(jié)發(fā)送完成標志
}
}
大家可以對照注釋和前面的講解分析下這個 Uart.c 文件，在這里指出其中的兩個要點希望大家多注意下。
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，同時利用另外的定時器中斷通過間隔調用 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間，當判定一幀數(shù)據(jù)結束完畢時，設置 flagFrame 標志，主循環(huán)中可以通過調用 UartDriver 來檢測該標志，并處理接收到的數(shù)據(jù)。當要處理接收到的數(shù)據(jù)時，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)進行判斷處理。也許你會說，既然數(shù)據(jù)都已經接收到 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地方去呢?我們設計這種雙緩沖的機制，主要是為了提高串口接收到響應效率：首先如果你在 bufRxd 中處理數(shù)據(jù)，那么這時侯就不能再接收任何數(shù)據(jù)，因為新接收的數(shù)據(jù)會破壞原來的數(shù)據(jù)，造成其不完整和混亂;其次，這個處理過程可能會耗費較長的時間，比如說上位機現(xiàn)在就給你發(fā)來一個延時顯示的命令，那么在這個延時的過程中你都無法去接收新的命令，在上位機看來就是你暫時失去響應了。而使用這種雙緩沖機制就可以大大改善這個問題，因為數(shù)據(jù)拷貝所需的時間是相當短的，而只要拷貝出去后，bufRxd 就可以馬上準備去接收新數(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)送中斷標志 flagTxd(因中斷函數(shù)內必須清零 TI，否則中斷會重復進入執(zhí)行，所以另置了一個 flagTxd 來代替 TI)來完成，當然也可以采用先把發(fā)送數(shù)據(jù)拷貝到一個緩沖區(qū)中，然后再在中斷中發(fā)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)發(fā)送出去的方式，但這樣一是要耗費額外的內存，二是使程序更復雜。這里也還是想告訴大家，簡單方式可以解決的問題就不要搞得更復雜。
/*****************************main.c 文件程序源代碼******************************/
#include
sbit BUZZ = P1^6; //蜂鳴器控制引腳
bit flagBuzzOn = 0; //蜂鳴器啟動標志
unsigned char T0RH = 0; //T0 重載值的高字節(jié)
unsigned char T0RL = 0; //T0 重載值的低字節(jié)
void ConfigTimer0(unsigned int ms);
extern void UartDriver();
extern void ConfigUART(unsigned int baud);
extern void UartRxMonitor(unsigned char ms);
extern void UartWrite(unsigned char *buf, unsigned char len);
extern void InitLcd1602();
extern void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str);
extern void LcdAreaClear(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char len);
void main(){
EA = 1; //開總中斷
ConfigTimer0(1); //配置 T0 定時 1ms
ConfigUART(9600); //配置波特率為 9600
InitLcd1602(); //初始化液晶
while (1){
UartDriver(); //調用串口驅動
}
}
/* 內存比較函數(shù)，比較兩個指針所指向的內存數(shù)據(jù)是否相同，
ptr1-待比較指針 1，ptr2-待比較指針 2，len-待比較長度
返回值-兩段內存數(shù)據(jù)完全相同時返回 1，不同返回 0 */
bit CmpMemory(unsigned char *ptr1, unsigned char *ptr2, unsigned char len){
while (len--){
if (*ptr1++ != *ptr2++){ //遇到不相等數(shù)據(jù)時即刻返回 0
return 0;
}
}
return 1; //比較完全部長度數(shù)據(jù)都相等則返回 1
}
/* 串口動作函數(shù)，根據(jù)接收到的命令幀執(zhí)行響應的動作
buf-接收到的命令幀指針，len-命令幀長度 */
void UartAction(unsigned char *buf, unsigned char len){
unsigned char i;
unsigned char code cmd0[] = "buzz on"; //開蜂鳴器命令
unsigned char code cmd1[] = "buzz off"; //關蜂鳴器命令
unsigned char code cmd2[] = "showstr "; //字符串顯示命令
unsigned char code cmdLen[] = { //命令長度匯總表
sizeof(cmd0)-1, sizeof(cmd1)-1, sizeof(cmd2)-1,
};
unsigned char code *cmdPtr[] = { //命令指針匯總表
&cmd0[0], &cmd1[0], &cmd2[0],
};
for (i=0; i= cmdLen[i]){ //首先接收到的數(shù)據(jù)長度要不小于命令長度
if (CmpMemory(buf, cmdPtr[i], cmdLen[i])){ //比較相同時退出循環(huán)
break;
}
}
}
switch (i){ //循環(huán)退出時 i 的值即是當前命令的索引值
case 0:
flagBuzzOn = 1; //開啟蜂鳴器
break;
case 1:
flagBuzzOn = 0; //關閉蜂鳴器
break;
case 2:
buf[len] = '\0'; //為接收到的字符串添加結束符
LcdShowStr(0, 0, buf+cmdLen[2]); //顯示命令后的字符串
i = len - cmdLen[2]; //計算有效字符個數(shù)
if (i < 16){ //有效字符少于 16 時，清除液晶上的后續(xù)字符位
LcdAreaClear(i, 0, 16-i);
}
break;
default: //未找到相符命令時，給上機發(fā)送“錯誤命令”的提示
UartWrite("bad command.\r\n", sizeof("bad command.\r\n")-1);
return;
}
buf[len++] = '\r'; //有效命令被執(zhí)行后，在原命令幀之后添加
buf[len++] = '\n'; //回車換行符后返回給上位機，表示已執(zhí)行
UartWrite(buf, len);
}
/* 配置并啟動 T0，ms-T0 定時時間 */[!--empirenews.page--]
void ConfigTimer0(unsigned int ms){
unsigned long tmp; //臨時變量
tmp = 11059200 / 12; //定時器計數(shù)頻率
tmp = (tmp * ms) / 1000; //計算所需的計數(shù)值
tmp = 65536 - tmp; //計算定時器重載值
tmp = tmp + 33; //補償中斷響應延時造成的誤差
T0RH = (unsigned char)(tmp>>8); //定時器重載值拆分為高低字節(jié)
T0RL = (unsigned char)tmp;
TMOD &= 0xF0; //清零 T0 的控制位
TMOD |= 0x01; //配置 T0 為模式 1
TH0 = T0RH; //加載 T0 重載值
TL0 = T0RL;
ET0 = 1; //使能 T0 中斷
TR0 = 1; //啟動 T0
}
/* T0 中斷服務函數(shù)，執(zhí)行串口接收監(jiān)控和蜂鳴器驅動 */
void InterruptTimer0() interrupt 1{
TH0 = T0RH; //重新加載重載值
TL0 = T0RL;
if (flagBuzzOn){ //執(zhí)行蜂鳴器鳴叫或關閉
BUZZ = ~BUZZ;
}else{
BUZZ = 1;
}
UartRxMonitor(1); //串口接收監(jiān)控
}
main 函數(shù)和主循環(huán)的結構我們已經做過很多了，就不多說了，這里重點把串口接收數(shù)據(jù)的具體解析方法給大家分析一下，這種用法具有很強的普遍性，掌握并靈活運用它可以使你將來的開發(fā)工作事半功倍。
首先來看 CmpMemory 函數(shù)，這個函數(shù)很簡單，就是比較兩段內存數(shù)據(jù)，通常都是數(shù)組中的數(shù)據(jù)，函數(shù)接收兩段數(shù)據(jù)的指針，然后逐個字節(jié)比較——if (ptr1++ != ptr2++)，這行代碼既完成了兩個指針指向的數(shù)據(jù)的比較，又在比較完后把兩個指針都各自+1，從這里是不是也能領略到一點 C 語言的簡潔高效的魅力呢。這個函數(shù)的用處自然就是用來比較我們接收到的數(shù)據(jù)和事先放在程序里的命令字符串是否相同，從而找出相符的命令了。
接下來是 UartAction 函數(shù)對接收數(shù)據(jù)的解析和處理方法，先把接收的數(shù)據(jù)與所支持的命令字符串逐條比較，這個比較中首先要確保接收的長度大于命令字符串的長度，然后再用上述的 CmpMemory 函數(shù)逐字節(jié)比較，如果比較相同就立即退出循環(huán)，不同則繼續(xù)對比下一條命令。當找到相符的命令字符串時，最終 i 的值就是該命令在其列表中的索引位置，當遍歷完命令列表都沒有找到相符的命令時，最終 i 的值將等于命令總數(shù)，那么接下來就用 switch語句根據(jù) i 的值來執(zhí)行具體的動作，這個就不需要再詳細說明了。
/***************************Lcd1602.c 文件程序源代碼*****************************/
#include
#define LCD1602_DB P0
sbit LCD1602_RS = P1^0;
sbit LCD1602_RW = P1^1;
sbit LCD1602_E = P1^5;
/* 等待液晶準備好 */
void LcdWaitReady(){
unsigned char sta;
LCD1602_DB = 0xFF;
LCD1602_RS = 0;
LCD1602_RW = 1;
do {
LCD1602_E = 1;
sta = LCD1602_DB; //讀取狀態(tài)字
LCD1602_E = 0;
} while (sta & 0x80); //bit7 等于 1 表示液晶正忙，重復檢測直到其等于 0 為止
}
/* 向 LCD1602 液晶寫入一字節(jié)命令，cmd-待寫入命令值 */
void LcdWriteCmd(unsigned char cmd){
LcdWaitReady();
LCD1602_RS = 0;
LCD1602_RW = 0;
LCD1602_DB = cmd;
LCD1602_E = 1;
LCD1602_E = 0;
}
/* 向 LCD1602 液晶寫入一字節(jié)數(shù)據(jù)，dat-待寫入數(shù)據(jù)值 */
void LcdWriteDat(unsigned char dat){
LcdWaitReady();
LCD1602_RS = 1;
LCD1602_RW = 0;
LCD1602_DB = dat;
LCD1602_E = 1;
LCD1602_E = 0;
}
/* 設置顯示 RAM 起始地址，亦即光標位置，(x,y)-對應屏幕上的字符坐標 */
void LcdSetCursor(unsigned char x, unsigned char y){
unsigned char addr;
if (y == 0){ //由輸入的屏幕坐標計算顯示 RAM 的地址
addr = 0x00 + x; //第一行字符地址從 0x00 起始
}else{
addr = 0x40 + x; //第二行字符地址從 0x40 起始
}
LcdWriteCmd(addr | 0x80); //設置 RAM 地址
}
/* 在液晶上顯示字符串，(x,y)-對應屏幕上的起始坐標，str-字符串指針 */
void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str){
LcdSetCursor(x, y); //設置起始地址
while (*str != '\0'){ //連續(xù)寫入字符串數(shù)據(jù)，直到檢測到結束符
LcdWriteDat(*str++);
}
}
/* 區(qū)域清除，清除從(x,y)坐標起始的 len 個字符位 */
void LcdAreaClear(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char len){
LcdSetCursor(x, y); //設置起始地址
while (len--){ //連續(xù)寫入空格
LcdWriteDat(' ');
}
}
/* 初始化 1602 液晶 */
void InitLcd1602(){
LcdWriteCmd(0x38); //16*2 顯示，5*7 點陣，8 位數(shù)據(jù)接口
LcdWriteCmd(0x0C); //顯示器開，光標關閉
LcdWriteCmd(0x06); //文字不動，地址自動+1
LcdWriteCmd(0x01); //清屏
}
液晶文件與上一個例程的液晶文件基本是一樣的，唯一的區(qū)別是刪掉了一個本例中用不到的全屏清屏函數(shù)，其實留著這個函數(shù)也沒關系，只是 Keil 會提示一個警告，告訴你有未被調用的函數(shù)而已，可以不理會它。
經過這幾個多文件工程的練習后，大家是否發(fā)現(xiàn)，在采用多文件模塊化編程后，不光是某些函數(shù)，甚至整個 c 文件，如有需要，我們都可以直接復制到其它的新工程中使用，非常方便功能程序的移植，這樣隨著實踐積累的增加，你會發(fā)現(xiàn)工作效率變得越來越高了。
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