GO语言串口通信 gpio串口通信

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jiecho 2023-07-29 20:41:53

文章标签 GO语言串口通信指令周期串口 #define 文章分类 Go语言后端开发

随着单片机的使用日益频繁，用其作前置机进行采集和通信也常见于各种应用，一般是利用前置
机采集各种终端数据后进行处理、存储，再主动或被动上报给管理站。这种情况下下，采集会需
要一个串口，上报又需要另一个串口，这就要求单片机具有双串口的功能，但我们知道一般的51
系列只提供一个串口，那么另一个串口只能靠程序模拟。
本文所说的模拟串口，就是利用51的两个输入输出引脚如P1.0和P1.1，置1或0分别代表高低电
平，也就是串口通信中所说的位，如起始位用低电平，则将其置0，停止位为高电平，则将其置
1，各种数据位和校验位则根据情况置1或置0。至于串口通信的波特率，说到底只是每位电平持续
的时间，波特率越高，持续的时间越短。如波特率为9600BPS，即每一位传送时间为
1000ms/9600=0.104ms，即位与位之间的延时为为0.104毫秒。单片机的延时是通过执行若干条
指令来达到目的的，因为每条指令为1-3个指令周期，可即是通过若干个指令周期来进行延时的，
单片机常用11.0592M的的晶振，现在我要告诉你这个奇怪数字的来历。用此频率则每个指令周期
的时间为(12/11.0592)us，那么波特率为9600BPS每位要间融多少个指令周期呢？
指令周期s=(1000000/9600)/(12/11.0592)=96，刚好为一整数，如果为4800BPS则为
96x2=192，如为19200BPS则为48，别的波特率就不算了，都刚好为整数个指令周期，妙吧。至于
别的晶振频率大家自已去算吧。
现在就以11.0592M的晶振为例，谈谈三种模拟串口的方法。

方法一：延时法
通过上述计算大家知道，串口的每位需延时0.104秒，中间可执行96个指令周期。

#define uchar unsigned char
#define RXD P1_0
#define TXD P1_1
#define WRDYN 44 //写延时
#define RDDYN 43 //读延时sbit P1_0 = 0x90;
sbit P1_1 = 0x91;
sbit P1_2 = 0x92;/* 延时程序 */
void Delay2cp(unsigned char i)
{
    while(--i);                      //刚好两个指令周期。
}/* 往串口写一个字节 */
void WByte(uchar input)
{
    uchar i = 8;
    TXD = (bit)0;                    //发送启始位    Delay2cp(39);
    //发送8位数据位
    while(i--)
    {
        TXD = (bit)(input & 0x01);  //先传低位
        Delay2cp(36);
        input = input >> 1;
    }
    //发送校验位(无)
    TXD = (bit)1;                    //发送结束位    Delay2cp(46);
}/* 从串口读一个字节 */
uchar RByte(void)
{
    uchar Output = 0;
    uchar i = 8;
    uchar temp = RDDYN;
    //发送8位数据位
    Delay2cp(RDDYN * 1.5);        //此处注意，等过起始位
    while(i--)
    {
        Output >>= 1;
        if(RXD) Output   |= 0x80;     //先收低位
        Delay2cp(35);              //(96-26)/2，循环共占用26个指令周期
    }
    while(--temp)                     //在指定的时间内搜寻结束位。
    {
        Delay2cp(1);
        if(RXD)break;              //收到结束位便退出
    }
    return Output;
}

此种方法在接收上存在一定的难度，主要是采样定位存在需较准确，另外还必须知道
每条语句的指令周期数。此法可能模拟若干个串口，实际中采用它的人也很多，但如果你用Keil
C，本人不建议使用此种方法，上述程序在P89C52、AT89C52、W78E52三种单片机上实验通过。

方法二：计数法

51的计数器在每指令周期加1，直到溢出，同时硬件置溢出标志位。这样我们就可以
通过预置初值的方法让机器每96个指令周期产生一次溢出，程序不断的查询溢出标志来决定是否
发送或接收下一位。

/* 计数器初始化 */
void S2INI(void)
{
    TMOD |= 0x02;      //计数器0，方式2
    TH0 = 0xA0;        //预值为256-96=140，十六进制A0
    TL0 = TH0;
    TR0 = 1;           //开始计数
    TF0 = 0;
}void WByte(uchar input)
{
    //发送启始位
    uchar i = 8;
    TR0 = 1;
    TXD = (bit)0;
    WaitTF0();
    //发送8位数据位
    while(i--)
    {
        TXD = (bit)(input & 0x01);  //先传低位
        WaitTF0();
        input = input >> 1;
    }
    //发送校验位(无)
    //发送结束位
    TXD = (bit)1;
    WaitTF0();
    TR0 = 0;
}/* 查询计数器溢出标志位 */
void WaitTF0( void )
{
    while(!TF0);
    TF0 = 0;
}

接收的程序，可以参考下一种方法，不再写出。这种办法个人感觉不错，接收和发送
都很准确，另外不需要计算每条语句的指令周期数。

方法三：中断法

中断的方法和计数器的方法差不多，只是当计算器溢出时便产生一次中断，用户可以
在中断程序中置标志，程序不断的查询该标志来决定是否发送或接收下一位，当然程序中需对中
断进行初始化，同时编写中断程序。本程序使用Timer0中断。

#define TM0_FLAG P1_2 //设传输标志位
/* 计数器及中断初始化 */
void S2INI(void)
{
    TMOD |= 0x02;       //计数器0，方式2
    TH0 = 0xA0;         //预值为256-96=140，十六进制A0
    TL0 = TH0;
    TR0 = 0;            //在发送或接收才开始使用
    TF0 = 0;
    ET0 = 1;            //允许定时器0中断
    EA = 1;             //中断允许总开关
}/* 接收一个字符 */
uchar RByte()
{
    uchar Output = 0;
    uchar i = 8;
    TR0 = 1;               //启动Timer0
    TL0 = TH0;
    WaitTF0();             //等过起始位
    
    //发送8位数据位
    while(i--)
    {
        Output >>= 1;
        if(RXD) Output |= 0x80;    //先收低位
        WaitTF0();                 //位间延时
    }
    while(!TM0_FLAG)
    {
        if(RXD) break;
    }
    TR0 = 0;                        //停止
    Timer0
    return Output;
}/* 中断1处理程序 */
void IntTimer0() interrupt 1
{
    TM0_FLAG = 1;   //设置标志位。
}/* 查询传输标志位 */
void WaitTF0( void )
{
    while(!TM0_FLAG);
    TM0_FLAG = 0;        //清标志位
}

中断法也是我推荐的方法，和计数法大同小异。发送程序参考计数法，相信是件很容
易的事。
另外还需注明的是本文所说的串口就是通常的三线制异步通信串口（UART），只用RXD、TXD、
GND。

附：51 IO口模拟串口通讯C源程序（定时器计数法）

/**********************************************
 
IO 口模拟232通讯程序
 
使用两种方式的C程序 占用定时器0
 
**********************************************/
#define MODE_QUICK 
#define F_TM F0
 
#define TIMER0_ENABLE   TL0=TH0; TR0=1;
#define TIMER0_DISABLE TR0=0; 
sbit BT_SND = P1 ^ 0;
sbit BT_REC = P1 ^ 1; 
sbit ACC0 =    ACC ^ 0;
sbit ACC1 =    ACC ^ 1;
sbit ACC2 =    ACC ^ 2;
sbit ACC3 =    ACC ^ 3;
sbit ACC4 =    ACC ^ 4;
sbit ACC5 =    ACC ^ 5;
sbit ACC6 =    ACC ^ 6;
sbit ACC7 =    ACC ^ 7; 
void IntTimer0() interrupt 1
{
    F_TM = 1;
} 
/* 发送一个字符 */
void PSendChar(unsigned char inch)
{
#ifdef MODE_QUICK
    ACC = inch; 
    F_TM = 0;
    BT_SND = 0; //start bit
    TIMER0_ENABLE; //启动
    while(!F_TM); 
    BT_SND = ACC0; //先送出低位
    F_TM = 0;
    while(!F_TM); 
    BT_SND = ACC1;
    F_TM = 0;
    while(!F_TM); 
    BT_SND = ACC2;
    F_TM = 0;
    while(!F_TM); 
    BT_SND = ACC3;
    F_TM = 0;
    while(!F_TM); 
    BT_SND = ACC4;
    F_TM = 0;
    while(!F_TM); 
    BT_SND = ACC5;
    F_TM = 0;
    while(!F_TM); 
    BT_SND = ACC6;
    F_TM = 0;
    while(!F_TM); 
    BT_SND = ACC7;
    F_TM = 0;
    while(!F_TM); 
    BT_SND = 1;
    F_TM = 0;
    while(!F_TM); 
    TIMER0_DISABLE; //停止timer
#else
    unsigned char ii; 
    ii = 0;
 
    F_TM = 0;
    BT_SND = 0; //start bit
    TIMER0_ENABLE; //启动
    while(!F_TM); 
    while(ii < 8)
    {
        if(inch & 1)
        {
            BT_SND = 1;
        }
        else
        {
            BT_SND = 0;
        }
        F_TM = 0;
        while(!F_TM);
        ii++;
        inch >>= 1;
    }
    BT_SND = 1;
    F_TM = 0;
    while(!F_TM); 
#endif
    TIMER0_DISABLE; //停止timer
} 
/* 接收一个字符 */
unsigned char PGetChar()
{
#ifdef MODE_QUICK
    TIMER0_ENABLE;
    F_TM = 0;
    while(!F_TM); //等过起始位
    ACC0 = BT_REC; 
    TL0 = TH0;
 
    F_TM = 0;
    while(!F_TM);
    ACC1 = BT_REC; 
    F_TM = 0;
    while(!F_TM);
    ACC2 = BT_REC; 
    F_TM = 0;
    while(!F_TM);
    ACC3 = BT_REC; 
    F_TM = 0;
    while(!F_TM);
    ACC4 = BT_REC; 
    F_TM = 0;
    while(!F_TM);
    ACC5 = BT_REC; 
    F_TM = 0;
    while(!F_TM);
    ACC6 = BT_REC; 
    F_TM = 0;
    while(!F_TM);
    ACC7 = BT_REC; 
    F_TM = 0;
 
    while(!F_TM)
    {
        if(BT_REC) break;
    }
    TIMER0_DISABLE; //停止timer
    return ACC;
#else
    unsigned char rch, ii;
    TIMER0_ENABLE;
    F_TM = 0;
    ii = 0;
    rch = 0;
    while(!F_TM); //等过起始位 
    while(ii < 8)
    {
        rch >>= 1;
        if(BT_REC)
        {
            rch |= 0x80;
        }
        ii++;
        F_TM = 0;
        while(!F_TM);
    }
    F_TM = 0;
    while(!F_TM)
    {
        if(BT_REC) break;
    }
    TIMER0_DISABLE; //停止timer
    return rch; 
#endif
} 
/* 检查是不是有起始位 */
bit StartBitOn()
{
    return (BT_REC == 0);
} 
void main()
{
    unsigned char gch; 
    TMOD = 0x22; /* 定时器1为工作模式2(8位自动重装)，0为模式2(8位自动重装) */
 
    PCON = 00;
 
    TR0 = 0; //在发送或接收才开始使用
    TF0 = 0;
    TH0 = (256 - 96); //9600bps 就是 1000000/9600=104.167微秒 执行的timer是104.167 * 11.0592 / 12 = 96
    TL0 = TH0;
    ET0 = 1;
    EA = 1; 
    PSendChar(0x55);
    PSendChar(0xaa);
    PSendChar(0x00);
    PSendChar(0xff); 
    while(1)
    {
        if(StartBitOn())
        {
            gch = PGetChar();
            PSendChar(gch);
        }
    }
}

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