avr305緊湊的半雙工軟件串口

精選應(yīng)^應(yīng)用筆記AVR305:緊湊的半雙工軟件串口翻譯：邵子揚(yáng)2006年5月18日特點(diǎn)只有32字代碼在1MHz時鐘下波特率可以達(dá)到可以在任何AVR單片機(jī)上使用只需要兩個端口不使用任何定時器1介紹在許多應(yīng)用中使用了串口通信，軟件處理通信不用作為后臺任務(wù)。這篇應(yīng)用筆記說明了怎樣輪詢軟件UART，在AT90S1200上的處理速度可以高達(dá)614,400bps。這里的目的是為了需要更小代碼的應(yīng)用，所有的位延時是軟件延時，所以不需要定時器。在接收或發(fā)送數(shù)據(jù)時單片機(jī)不能處理其它任務(wù)，但是接收或發(fā)送完成后單片機(jī)可以執(zhí)行其它的功能。2理論在異步串行通信中，沒有傳送時鐘信號。數(shù)據(jù)串行發(fā)送，一次一位。在空閑狀態(tài)下，數(shù)據(jù)線保持在邏輯“1”。當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送時，第一位稱為起始位，通常用符號S表示。起始位總是“0”，引起一個“1”到“0”變化。這可以被計(jì)數(shù)器檢測出來，通知開始數(shù)據(jù)傳送。后面?zhèn)魉偷奈皇菙?shù)據(jù)位，LSB在前。在就是1個或多個停止位，停止位總是邏輯“1”，釋放信號線成為空閑狀態(tài)。至少需要1個停止位，這樣接收器才能檢測到“1”到“0”的跳變，也就是起始位。圖2-1顯示了8個數(shù)據(jù)位和1個停止位。有時，在數(shù)據(jù)位和停止位之間還包括了校驗(yàn)位，以及多個停止位。圖2-1.幀格式接收器必須在每位的中間對數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，這樣才能得到正確得數(shù)據(jù)。所有數(shù)據(jù)位的寬度都相等，這樣接收器才可以知道什么時候開始采樣。接收器和發(fā)生器通過起始位的下降沿同步，接收器必須通過內(nèi)部的定時器進(jìn)行正確的采樣。發(fā)生器和接收器的位寬度必須相等，在習(xí)慣上定義了一些標(biāo)準(zhǔn)波特率。3執(zhí)行位延時-UART_delay位之間的延時由調(diào)用延時子程序兩次產(chǎn)生（因?yàn)樽映绦虍a(chǎn)生半位延時）。如果需要非常短的延時（當(dāng)以很高速度發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時），延時必須在putchar和getchar子程序內(nèi)部執(zhí)行。延時時間可以由下面公式來計(jì)算：c=baudraw.這里C是以時鐘周期為單位的位寬度，fCLCL是時鐘頻率。putchar和getchar都使用了9個CPU周期發(fā)送或接收一個位，所以在每位之間要產(chǎn)生c-9個周期的延時。rcall和ret指令需要總共7個周期，如果子程序調(diào)用兩次來產(chǎn)生延時，就需要延時d個周期：Tc-9-如果產(chǎn)生下面的延時，總的運(yùn)行時間是3?b周期減去7個周期的rcall和ret。rcallUART_delayUART_delay: Iditemp,bUART_delay1: dectempbrneUART_delay1ret參數(shù)b由下面公式計(jì)算：調(diào)用延時程序兩次后，實(shí)際產(chǎn)生的延時是：d=（3x^+7）x2+9=6x^+23從這里可以看出，最小和最大的延時是：dmin=29和dmax=1,559周期。表3-1.“UART_delay”子程序的性能參數(shù)數(shù)字代碼大小4（字）執(zhí)行周期最?。?最大：772（包括ret）使用寄存器低寄存器：無高寄存器：無全局： 1表3-2.“UART_delay”使用寄存器寄存器輸入局部輸出R17-“temp”-計(jì)數(shù)變量-、、處1發(fā)送數(shù)據(jù)-putcharputchar子程序發(fā)送Txbyte寄存器的內(nèi)容。數(shù)據(jù)位移位到Carry位。最簡單的產(chǎn)生停止位的方法是使0移位到發(fā)送的字節(jié)并解釋成1。如果數(shù)據(jù)字節(jié)在移位前翻轉(zhuǎn)，在Carry中”0”就成為“1”，”1”就成為“0”。當(dāng)0移位到數(shù)據(jù)字節(jié)，它們就處理成為了1。利用這個方法，任何位數(shù)的停止位都可以通過重復(fù)發(fā)送產(chǎn)生。起始位由設(shè)置carry位產(chǎn)生。表3-3.“putchar”子程序性能參數(shù)數(shù)字代碼大小14個字執(zhí)行周期與波特率有關(guān)使用寄存器低寄存器：無高寄存器：無全局： 2表3-4.“putchar”使用寄存器寄存器輸入局部輸出R16-“bitcnt”-位計(jì)數(shù)-R18Txbyte-發(fā)送的數(shù)據(jù)--發(fā)送數(shù)據(jù)的算法如圖3-1所示。

圖3-1.圖3-1.putchar子程序這由調(diào)用延時子程序3次產(chǎn)如果接收到的數(shù)據(jù)位不到8接收數(shù)據(jù)-getchar這由調(diào)用延時子程序3次產(chǎn)如果接收到的數(shù)據(jù)位不到8首先，子程序等待邏輯”0”（不轉(zhuǎn)換）。當(dāng)檢測到起始位，先延時位。生，然后采樣起始位1個周期。Carry按照RxD的邏輯值設(shè)置或清除，個，Carry右移后繼續(xù)接收，否則就返回Rxbyte。子程序在最后一位數(shù)據(jù)和停止位中間延時1位時間，這是為了防止在剛接收完上一次數(shù)據(jù)后立即再次調(diào)用接收時檢測起始位失敗。

參數(shù)數(shù)字代碼大小14個字執(zhí)行周期等待直到完成數(shù)據(jù)接收使用寄存器低寄存器：無高寄存器：無全局： 2表3-6.“getchar”使用寄存器寄存器輸入局部輸出R16-“bitcnt”-接收位計(jì)數(shù)-R18--“Rxbyte”-接收的數(shù)據(jù)接收算法如圖3-2。Getchar位計(jì)數(shù)器=0如果Rxd=0如果RxD=1sb=停止位=1是否是返回否否圖3-2.getchar子程序位計(jì)數(shù)器Getchar位計(jì)數(shù)器=0如果Rxd=0如果RxD=1sb=停止位=1是否是返回否否圖3-2.getchar子程序位計(jì)數(shù)器=8+sb0.5位延時右移Rxbyte0.5位延時位計(jì)數(shù)器遞減0.5位延時清除Carry標(biāo)志是設(shè)置Carry標(biāo)志4例子這個例子程序用getchar接收一個字符并用putchar將它返回。表4-1.總性能參數(shù)數(shù)字代碼大小32個字-只UART接收40個字-完整程序使用寄存器低寄存器：無高寄存器：4全局： 無使用中斷無使用外設(shè)端口D0和D1（可以使用任意的IO口）表4-2.波特率表1MHz波特率周期b值誤差24004176648002083196001041414400698192005252880035257600115200MHz波特率周期b值誤差2400768124480038460960019228144001281819200961228800647576003221152002MHz波特率周期b值誤差2400833135480041766960020831144001391919200104142880069857600352115200MHzMHzMHz波特率周期b值誤差240010241674800512829600256391440017125192001281828800851057600433115200波特率周期b值誤差24001365224480068311096003415314400228341920017125288001141557600576115200281MHz波特率周期b值誤差240015362524800768124960038460144002563919200192282880012818576006471152003224MHz波特率周期b值誤差2400166727404800833135096004176614400278421920020831288001391957600698115200352MHz波特率周期b值誤差240019203164800960156960048076144003205019200240362880016023576008010115200403MHz波特率周期b值誤差24003072508048001536252960076812414400512821920038460288002563957600128181152006478MHz波特率周期b值誤差240033335520480016672740960083313501440055689192004176628800278425760013919115200698MHz波特率周期b值誤差240038406360480019203169600960156144006401031920048076288003205057600160231152008010MHz波特率周期b值誤差24004608764048002304380096001152188144007681241920057692288003846057600192281152009612波特率周期b值誤差240061441020048003072508096001536252144001024167192007681242880051282576002563911520012818MHz 16