AVR305 緊湊的半雙工軟件串口

./精選AVR應(yīng)用筆記AVR305:緊湊的半雙工軟件串口翻譯：邵子揚(yáng)20XX5月18日shaoziyanggmail.特點(diǎn)只有32字代碼在1MHz時(shí)鐘下波特率可以達(dá)到38.4k可以在任何AVR單片機(jī)上使用只需要兩個(gè)端口不使用任何定時(shí)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(tái)任務(wù)。這篇應(yīng)用筆記說(shuō)明了怎樣輪詢(xún)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(shí)是軟件延時(shí),所以不需要定時(shí)器。在接收或發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)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(méi)有傳送時(shí)鐘信號(hào)。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(xiàn)保持在邏輯"1"。當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí),第一位稱(chēng)為起始位,通常用符號(hào)S表示。起始位總是"0",引起一個(gè)"1"到"0"變化。這可以被計(jì)數(shù)器檢測(cè)出來(lái),通知開(kāi)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(gè)或多個(gè)停止位,停止位總是邏輯"1",釋放信號(hào)線(xiàn)成為空閑狀態(tài)。至少需要1個(gè)停止位,這樣接收器才能檢測(cè)到"1"到"0"的跳變,也就是起始位。圖2-1顯示了8個(gè)數(shù)據(jù)位和1個(gè)停止位。有時(shí),在數(shù)據(jù)位和停止位之間還包括了校驗(yàn)位,以及多個(gè)停止位。圖2-1.幀格式接收器必須在每位的中間對(duì)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(shí)候開(kāi)始采樣。接收器和發(fā)生器通過(guò)起始位的下降沿同步,接收器必須通過(guò)部的定時(shí)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3.1位延時(shí)-UART_delay位之間的延時(shí)由調(diào)用延時(shí)子程序兩次產(chǎn)生〔因?yàn)樽映绦虍a(chǎn)生半位延時(shí)。如果需要非常短的延時(shí)〔當(dāng)以很高速度發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時(shí),延時(shí)必須在putchar和getchar子程序部執(zhí)行。延時(shí)時(shí)間可以由下面公式來(lái)計(jì)算：這里C是以時(shí)鐘周期為單位的位寬度,fCLCL是時(shí)鐘頻率。putchar和getchar都使用了9個(gè)CPU周期發(fā)送或接收一個(gè)位,所以在每位之間要產(chǎn)生c-9個(gè)周期的延時(shí)。rcall和ret指令需要總共7個(gè)周期,如果子程序調(diào)用兩次來(lái)產(chǎn)生延時(shí),就需要延時(shí)d個(gè)周期：如果產(chǎn)生下面的延時(shí),總的運(yùn)行時(shí)間是3·b周期減去7個(gè)周期的rcall和ret。rcallUART_delayUART_delay:lditemp,bUART_delay1:dectempbrneUART_delay1ret參數(shù)b由下面公式計(jì)算：調(diào)用延時(shí)程序兩次后,實(shí)際產(chǎn)生的延時(shí)是：從這里可以看出,最小和最大的延時(shí)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)行周期最小：7最大：772〔包括ret使用寄存器低寄存器：無(wú)高寄存器：無(wú)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-3.2發(fā)送數(shù)據(jù)-putcharputchar子程序發(fā)送Txbyte寄存器的容。數(shù)據(jù)位移位到Carry位。最簡(jiǎn)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(gè)方法,任何位數(shù)的停止位都可以通過(guò)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(gè)字執(zhí)行周期與波特率有關(guān)使用寄存器低寄存器：無(wú)高寄存器：無(wú)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.putchar子程序3.3接收數(shù)據(jù)-getchar首先,子程序等待邏輯"0"<不轉(zhuǎn)換>。當(dāng)檢測(cè)到起始位,先延時(shí)1.5位。這由調(diào)用延時(shí)子程序3次產(chǎn)生,然后采樣起始位1個(gè)周期。Carry按照RxD的邏輯值設(shè)置或清除,如果接收到的數(shù)據(jù)位不到8個(gè),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(shí)1位時(shí)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(shí)檢測(cè)起始位失敗。表3-5."getchar"子程序性能參數(shù)數(shù)字代碼大小14個(gè)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(wú)高寄存器：無(wú)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。圖3-2.getchar子程序

4例子這個(gè)例子程序用getchar接收一個(gè)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(gè)字–只UART接收40個(gè)字–完整程序使用寄存器低寄存器：無(wú)高寄存器：4全局：無(wú)使用中斷無(wú)使用外設(shè)端口D0和D1〔可以使用任意的IO口表4-2.波特率表波特率周期b值誤差2400768124039600192280.514400128182.31920096121.0288006471.6576003229.41152001MHz1.8432MHz2MHz波特率周期b值誤差24008331350.04800417660.69600208310.314400139191.419200104142.7288006982.2576003520.8115200波特率周期b值誤差2400417660.64800208310.39600104142.7144006982.2192005251.8288003520.8576001152002.4576MHz3.276MHz3.6864MHz波特率周期b值誤差240013652240.148006831100.09600341530.114400228340.219200171251.428800114150.7576005763.71152002812.0波特率周期b值誤差240015362520.148007681240.19600384600.314400256390.419200192280.528800128182.3576006471.61152003229.4波特率周期b值誤差24001024167069600256390.414400171251.419200128182.32880085102.7576004333.9115200波特率周期b值誤差240030725080480015362520.196007681240.114400512820.619200384600.328800256390.457600128182.31152006471.64MHz4.608MHz7.3728MHz波特率周期b值誤差240019203160.148009601560.19600480760.214400320500.919200240360.428800160230.65760080103.81152004032.5波特率周期b值誤差240016672740480083313509600417660.614400278421.019200208310.328800139191.4576006982.21152003520.88MHz9.216MHz11.059MHz波特率周期b值誤差240046087640480023043800960011521880.1144007681240.119200576920.228800384600.357600192280.511520096121.0波特率周期b值誤差240038406360480019203160.196009601560.1144006401030.219200480760.228800320500.957600160230.611520080103.8波特率周期b值誤差2400333355204800166727409600833135014400556890.319200417660.628800278421.057600139191.41152006982.214.746MHz16MHz波特率周期b值誤差24006667110704800333355209600166727401440011111810.219200833135028800556890.357600278421.0115200139191.4波特