用軟件實現(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 。本文將詳細介紹如何使用PIC16F5X實現(xiàn)異步串行I/O口。
系統(tǒng)設(shè)計中通常需要完成片對片的數(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現(xiàn)通信，即一個I/O口作為輸入，用于接收數(shù)據(jù)，另一個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，通過軟件模擬實現(xiàn)的串行I/O口成本更低。
2. 實現(xiàn)原理
文中通過兩個程序模擬全雙工RS-232通信和半雙工通信。半雙工通信時，使用8MHz作為輸入時鐘，波特率可以達到19200;全雙工通信時，8MHz晶振時波特率可達到9600，20MHz晶振時可達到19200。通訊數(shù)據(jù)格式為一個或兩個停止位、7個或8個數(shù)據(jù)位、沒有奇偶位，可以通過LSb或MSb發(fā)送或接收。輸入時鐘越高時，分辨率相應(yīng)會越好。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;對于硬件握手，使用RTS和CTS作為另外的兩個數(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時持續(xù)B秒;當(dāng)DX置1或清0時，每隔B秒則相應(yīng)回應(yīng)數(shù)據(jù)位一次。
軟件實現(xiàn)半雙工或全雙工的RS-232通信，結(jié)合PICE-II仿真器突出的優(yōu)點在于排除錯誤的能力極強，可以進行實時跟蹤，能快速檢測錯誤的根源。運用PICE-II實時在線仿真器極大地方便了用戶進行軟件調(diào)試，更快地實現(xiàn)異步串行口。
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 lw 8
MOV wf XCount
bcf Port_A,DX
X_next call Delay
rrf XmtReg
btfsc STATUS,CARRY
bsf Port_A,DX
btfss STATUS,CARRY
bcf Port_A,DX
decfsz Count
goto X_next
X_Stop call Delay
bsf Port_A,DX
x_Over goto X_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，檢測數(shù)據(jù)是否為繼續(xù)發(fā)送狀態(tài);同時，當(dāng)X_flag置1時改變XmtReg值將使傳送的數(shù)據(jù)發(fā)生錯誤。
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，R_done置1。當(dāng)檢測到下一個起始位時，R_done清0。同時，用戶須經(jīng)常核對R_done標(biāo)志位的值，當(dāng)該位置1時，接收數(shù)據(jù)存儲在寄存器RcvReg中;當(dāng)檢測到一個新的起始位時，該寄存器清0，即當(dāng)(R)_done置1時，接收數(shù)據(jù)存儲在寄存器RcvReg中，其它寄存器數(shù)據(jù)從RcvReg中進行復(fù)制;當(dāng)檢測到下一個起始位時，則清除R_done標(biāo)志位。
用戶可以改變代碼實現(xiàn)接收，如果接收的速度很大時，可發(fā)送XOFF信號，為接收到更多的數(shù)據(jù)，須發(fā)送XON信號。串口接收源程序如下所示：
;**********************************************************************
Receiver
***********************************************************************;
Rcvr btfsc Port_A, DR
Goto Rcvr
MOV lw 8
clrf RcvReg
R_next call Delay
bcf STATUS,CARRY
rrf RcvReg
btfsc Port_A,DR
bsf RcvREG,MSB
call Delay
decfsz Rcount
goto R_next
R_Over goto R_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，檢測硬件運行狀態(tài)或者檢查有問題的 單片機 系統(tǒng)，本文采用PICE-II進行仿真調(diào)試。該仿真器具有單步、斷點、讀出、修改等操作，可以隨時觀看中間結(jié)果而不改變運行中原有數(shù)據(jù)的性能和結(jié)果，更顯著的特點是采用硬件斷點，不會引起錯誤、采用CPLD大規(guī)模集成電路設(shè)計、4K向前實時跟蹤程序的運行、可以隨時觀察程序存儲器、內(nèi)部RAM以及特殊功能存儲器的內(nèi)容。
該仿真主機采用專用的時鐘芯片，可以提供30kHz~40MHz之間任意頻率的仿真時鐘。在該程序中，當(dāng)需改變波特率時只要改變仿真時鐘即可，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，文中選擇波特率19200，該系統(tǒng)工作時鐘頻率可設(shè)置為8MHz，也可以根據(jù)用戶需要選擇頻率。時設(shè)置如圖3所示。
在程序調(diào)試過程中，可以使用單步進入、單步跳過、單步跳出、連續(xù)單步等功能，也可以自動單步運行，在需要查看的地方點擊“暫停” 使運行停止即可。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，同時還可以通過超級終端觀看接收的數(shù)據(jù)，如圖6所示。
Transmitter ;
Xmtr
IF X_Nbit
MOV lw 8
ELSE
MOV lw 7
ENDIF
MOV wf Count ;
IF X_MODE
ELSE
IF X_Nbit
ELSE
rlf XmtReg,Same
ENDIF ;
bcf PORTA,DX ;
/*Send Start Bit*/
call Delay1
X_next bcf STATUS,C ;
IF X_MODE
rrf XmtReg,Same ;
/*Conditional Assembly*/
ELSE ;
/* to set if MSB first or LSB first*/
rlf XmtReg,Same
ENDIF ;
btfsc STATUS,C
bsf PORTA,DX
btfss STATUS,C
bcf PORTA,DX
call DelayX
decfsz Count,Same
goto X_next
bsf PORTA,DX ;
/* Send Stop Bit*/
call Delay1
IF Sbit2
bsf PORTA,DX
call Delay1
ENDIF;
goto Talk
Receiver ;
Rcvr
IF R_Nbit
MOV lw 8 ;
/*8 Data bits*/
ELSE
MOV lw 7 ;
/*7 data bits*/
ENDIF;
MOV wf Count[!--empirenews.page--]
R_next bcf STATUS,C
IF R_MODE
rrf RcvReg,Same ;
/* to set if MSB first or LSB first*/
ELSE
rlf RcvReg,Same
ENDIF
btfsc PORTA,DR ;
IF R_MODE
IF R_Nbit
bsf RcvReg,MSB ;
/*Conditional Assembly*/
ELSE
bsf RcvReg,MSB-1
ENDIF;
ELSE
bsf RcvReg,LSB
ENDIF ;
call DelayY
decfsz Count,Same
goto R_next
4. 結(jié)束語
本文可以根據(jù)用戶需求通過
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