C語言實(shí)現(xiàn)串行通信接口程序

時(shí)間：2023-05-01 08:07:21 計(jì)算機(jī)論文我要投稿

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摘要本文說明了異步串行通信(RS-232)的工作方式，探討了查詢和中斷兩種軟件接口利弊，并給出兩種方式的C語言源程序。

的I/O通道之一，以最簡(jiǎn)單方式組成的串行雙工線路只需兩條信號(hào)線和一條公共地線，因此串行通信既有線路簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)同時(shí)也有它的缺點(diǎn)，即通信速率無法同并行通信相比，實(shí)際上EIA RS-232C在標(biāo)準(zhǔn)條件下的最大通信速率僅為20Kb/S。

盡管如此，大多數(shù)外設(shè)都提供了串行口接口，尤其在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)RS-232C的應(yīng)用更為常見。IBM PC及兼容機(jī)系列都有RS-232的適配器，操作系統(tǒng)也提供了編程接口，系統(tǒng)接口分為DOS功能調(diào)用和BIOS功能調(diào)用兩種：DOS INT 21H的03h和04h號(hào)功能調(diào)用為異步串行通信的接收和發(fā)送功能；而BIOS INT 14H有4組功能調(diào)用為串行通信服務(wù)，但DOS和BIOS功能調(diào)用都需握手信號(hào)，需數(shù)根信號(hào)線連接或彼此間互相短接，最為不便的是兩者均為查詢方式，不提供中斷功能，難以實(shí)現(xiàn)高效率的通信程序，為此本文采用直接訪問串行口硬件端口地址的方式，用C語言編寫了串行通信查詢和中斷兩種方式的接口程序。

1.串行口工作原理

微機(jī)串行通信采用EIA RS-232C標(biāo)準(zhǔn)，為單向不平衡傳輸方式，信號(hào)電平標(biāo)準(zhǔn)±12V，負(fù)邏輯，即邏輯1(MARKING)表示為信號(hào)電平-12V，邏輯0(SPACING)表示為信號(hào)電平 12V，最大傳送距離15米，最大傳送速率19.6K波特，其傳送序列如圖1，平時(shí)線路保持為1，傳送數(shù)據(jù)開始時(shí)，先送起始位(0),然后傳8(或7，6，5)個(gè)數(shù)據(jù)位(0，1)，接著可傳1位奇偶校驗(yàn)位，最后為1～2個(gè)停止位(1)，由此可見，傳送一個(gè)ASCII字符(7位)，加上同步信號(hào)最少需9位數(shù)據(jù)位。

@@T8S12300.GIF;圖1@@

串行通信的工作相當(dāng)復(fù)雜，一般采用專用芯片來協(xié)調(diào)處理串行數(shù)據(jù)的發(fā)送接收，稱為通用異步發(fā)送/接收器(UART)，以節(jié)省CPU的時(shí)間，提高程序運(yùn)行效率，IBM PC系列采用8250 UART來處理串行通信。

在BIOS數(shù)據(jù)區(qū)中的頭8個(gè)字節(jié)為4個(gè)UART的端口首地址，但DOS只支持2個(gè)串行口：COM1(基地址0040：0000H)和COM2(基地址0040：0002H)。8250 UART共有10個(gè)可編程的單字節(jié)寄存器，占用7個(gè)端口地址，復(fù)用地址通過讀/寫操作和線路控制寄存器的第7位來區(qū)分。這10個(gè)寄存器的具體功能如下：

COM1(COM2) 寄存器

端口地址功能 DLAB狀態(tài)

3F8H(2F8H) 發(fā)送寄存器(寫) 0

3F8H(2F8H) 接收寄存器(讀) 0

3F8H(2F8H) 波特率因子低字節(jié) 1

3F9H(2F9H) 波特率因子高字節(jié) 1

3F9H(2F9H) 中斷允許寄存器 0

3FAH(2FAH) 中斷標(biāo)志寄存器

3FBH(2FBH) 線路控制寄存器

3FCH(2FCH) MODEM控制寄存器

3FDH(2FDH) 線路狀態(tài)寄存器

3FEH(2FEH) MODEM狀態(tài)寄存器

注：DLAB為線路控制寄存器第七位在編寫串行通信程序時(shí)，若采用低級(jí)方式，只需訪問UART的這10個(gè)寄存器即可，相對(duì)于直接控制通信的各個(gè)參量是方便可靠多了。其中MODEM控制/狀態(tài)寄存器用于調(diào)制解調(diào)器的通信控制，一般情況下不太常用；中斷狀態(tài)/標(biāo)志寄存器用于中斷方式時(shí)的通信控制，需配合硬件中斷控制器8259的編程；波特率因子高/低字節(jié)寄存器用于初始化串行口時(shí)通信速率的設(shè)定；線路控制/狀態(tài)寄存器用于設(shè)置通信參數(shù)，反映當(dāng)前狀態(tài)；發(fā)送/接收寄存器通過讀寫操作來區(qū)分，不言而喻用于數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。

UART可向CPU發(fā)出一個(gè)硬件中斷申請(qǐng)，此中斷信號(hào)接到中斷控制器8259，其中COM1接IRQ4(中斷OCH)，COM2接IRQ3(中斷OBH)。用軟件訪問8259的中斷允許寄存器(地址21H)來設(shè)置或屏蔽串行口的中斷，需特別指出的是，設(shè)置中斷方式串行通信時(shí)，MODEM控制寄存器的第三位必須置1，此時(shí)CPU才能響應(yīng)UART中斷允許寄存器許可的任何通信中斷。

2.編程原理

程序1為查詢通信方式接口程序，為一典型的數(shù)據(jù)采集例程。其中bioscom()函數(shù)初始化COM1(此函數(shù)實(shí)際調(diào)用BIOS INT 14H中斷0號(hào)功能)。這樣在程序中就避免了具體設(shè)置波特率因子等繁瑣工作，只需直接訪問發(fā)送/接收寄存器(3F8H)和線路狀態(tài)寄存器(3FDH)來控制UART的工作。線路狀態(tài)寄存器的標(biāo)志內(nèi)容如下：

第0位 1=收到一字節(jié)數(shù)據(jù)

第1位 1=所收數(shù)據(jù)溢出

第2位 1=奇偶校驗(yàn)錯(cuò)

第3位 1=接收數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)出錯(cuò)

第4位 1=斷路檢測(cè)

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