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单片机与DSP中的基于μPD78045F单片机的软件UART
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2020-12-08
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引 言 单片机在数据采集与控制、智能仪表中发挥重要的作用。单片机应用系统与后端上位机系统之间通讯进行数据交换,构成功能强大的测控系统是目前发展的趋势。 NEC公司生产的μPD78045F是78K0系列8位单片机功能较强的044F子系列的最高型号。该芯片功能强、可靠性高、速度快、支持节电应用。美中不足的是,该芯片的2个串行I/O口虽然功能强,却只支持同步通讯,没有异步通讯功能。 本文给出在μPD78045F上采用软件模拟方式,使用2个I/O口线和一个8位定时器实现异步串行UART功能的方法。本方法占用资源少,设置和使用简单方便,帧格式可自由改变。
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单片机与单片机与DSP中的基于中的基于μPD78045F单片机的软件单片机的软件UART
引 言 单片机在数据采集与控制、智能仪表中发挥重要的作用。单片机应用系统与后端上位机系统之间通讯
进行数据交换,构成功能强大的测控系统是目前发展的趋势。 NEC公司生产的μPD78045F是78K0系列8位
单片机功能较强的044F子系列的最高型号。该芯片功能强、可靠性高、速度快、支持节电应用。美中不足的
是,该芯片的2个串行I/O口虽然功能强,却只支持同步通讯,没有异步通讯功能。 本文给出在μPD78045F
上采用软件模拟方式,使用2个I/O口线和一个8位定时器实现异步串行UART功能的方法。本方法占用资源少,
设置和使用简单方便,帧格式可自由改变。
引引 言言
单片机在数据采集与控制、智能仪表中发挥重要的作用。单片机应用系统与后端上位机系统之间通讯进行数据交换,构成
功能强大的测控系统是目前发展的趋势。
NEC公司生产的μPD78045F是78K0系列8位单片机功能较强的044F子系列的最高型号。该芯片功能强、可靠性高、速度
快、支持节电应用。美中不足的是,该芯片的2个串行I/O口虽然功能强,却只支持同步通讯,没有异步通讯功能。
本文给出在μPD78045F上采用软件模拟方式,使用2个I/O口线和一个8位定时器实现异步串行UART功能的方法。本方法
占用资源少,设置和使用简单方便,帧格式可自由改变。
设计思路设计思路
&nb sp; 每一个UART都应具备如下功能:
异步串行发送和接收的基本单位是帧,通常每帧包括以下部分:
本设计中,发送采用主动查询方式,可使用任一输出端口,本文中将P12.1设置为输出口,作为TxD;由于异步通讯中接
收是被动的和随机的,因此只能采用中断方式,P0.1是外部中断INTP1的外部引脚,设计中使用它作为RxD,设置为下降沿触
发方式,可及时检测到起始位的逻辑0电平,进入中断处理程序进行数据接收。
波特率发生器使用8位定时器TM1,产生指定波特率下的1个发送/接收位时序长度,即“位定时”。UART的并行数据到串行
数据的转换、每帧数据格式的生成、发送和接收功能都由软件来控制完成。在指定波特率下,位定时为1,000,000ms / 波特
率,硬件系统采用fx=4.9152 MHz的主晶振,软件设置定时器计数时钟为4分频,即:fx/4=1.2288 MHz ,达到指定波特率位
定时常数为:1228800 / 波特率 。
[NextPage] 软件流程软件流程
发送发送
发送过程采用主动查询方式完成,为保证每个发送位的时长相同,整个过程关闭中断。首先,设定定时器定时一位时长,
启动定时器,关闭中断,开始一帧的发送;然后,在发送一位时长的低电平(起始位)后,按最高位在先的顺序依次发送6个数
据位,同时计算偶校验位,并在数据位后发送;最后,发送2位时长高电平作为停止位,结束一帧的发送。关闭定时器,开放
中断,发送过程结束。
接收接收
接收过程是在中断处理程序中完成的。中断是由下降沿触发的,进入中断的时刻是处在接收起始位的时段。为了保证接收
准确,在检测到起始位后,不能在每一位时长的开始而应在其中间进行采样。进入中断程序后,首先通过设定定时器,等待一
位半时长,跳过整个起始位和半时长的首个数据位,然后开始按最高位在先的协议接收六个时长的数据位,每接收一位进行串
并转换和校验位计算;随后接收校验位并与计算机结果比较,确定是否接收
正确。出于简化程序,校验位接收完毕后,没有读取停止位。最后关闭定时器,结束接收过程,中断返回。
在μPD78045F的中断系统中,高优先级中断的响应时间最长32个CPU时钟,这些时延应在程序中进行补偿,尤其在高速
率通讯时位定时时长很短,补偿尤为重要。补偿的方法是从位定时中减去最长时延32个时钟。在9600波特率、定时器 4分频
计数情况下,应减去 32/4=8个定时器计数。
结语结语
本文介绍的软件UART实现方法,已在项目中实际应用,达到功能要求,工作稳定可靠。从以上方案可以看出,本方法的
最高波特率可达38400,每一帧的格式可灵活改变,其中数据位长度和发送顺序均没有限制,可根据需要发送数十位的数据
位。
使用本方法应具备以下条件:使用本方法应具备以下条件:
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