您现在的位置: 范文先生网 >> 理工论文 >> 计算机论文 >> 正文

C语言实现串行通信接口程序

时间:2007-1-30栏目:计算机论文

   摘 要 本文说明了异步串行通信(RS-232)的工作方式,探讨了查询和中断两种软件接口利弊,并给出两种方式的C语言源程序。
的I/O通道之一,以最简单方式组成的串行双工线路只需两条信号线和一条公共地线,因此串行通信既有线路简单的优点同时也有它的缺点,即通信速率无法同并行通信相比,实际上EIA RS-232C在标准条件下的最大通信速率仅为20Kb/S。
尽管如此,大多数外设都提供了串行口接口,尤其在工业现场RS-232C的应用更为常见。IBM PC及兼容机系列都有RS-232的适配器,操作系统也提供了编程接口,系统接口分为DOS功能调用和BIOS功能调用两种:DOS INT 21H的03h和04h号功能调用为异步串行通信的接收和发送功能;而BIOS INT 14H有4组功能调用为串行通信服务,但DOS和BIOS功能调用都需握手信号,需数根信号线连接或彼此间互相短接,最为不便的是两者均为查询方式,不提供中断功能,难以实现高效率的通信程序,为此本文采用直接访问串行口硬件端口地址的方式,用C语言编写了串行通信查询和中断两种方式的接口程序。
1.串行口工作原理
微机串行通信采用EIA RS-232C标准,为单向不平衡传输方式,信号电平标准±12V,负逻辑,即逻辑1(MARKING)表示为信号电平-12V,逻辑0(SPACING)表示为信号电平+12V,最大传送距离15米,最大传送速率19.6K波特,其传送序列如图1,平时线路保持为1,传送数据开始时,先送起始位(0),然后传8(或7,6,5)个数据位(0,1),接着可传1位奇偶校验位,最后为1~2个停止位(1),由此可见,传送一个ASCII字符(7位),加上同步信号最少需9位数据位。
@@T8S12300.GIF;图1@@
串行通信的工作相当复杂,一般采用专用芯片来协调处理串行数据的发送接收,称为通用异步发送/接收器(UART),以节省CPU的时间,提高程序运行效率,IBM PC系列采用8250 UART来处理串行通信。
在BIOS数据区中的头8个字节为4个UART的端口首地址,但DOS只支持2个串行口:COM1(基地址0040:0000H)和COM2(基地址0040:0002H)。8250 UART共有10个可编程的单字节寄存器,占用7个端口地址,复用地址通过读/写操作和线路控制寄存器的第7位来区分。这10个寄存器的具体功能如下:
COM1(COM2) 寄存器
端口地址 功能 DLAB状态
3F8H(2F8H) 发送寄存器(写) 0
3F8H(2F8H) 接收寄存器(读) 0
3F8H(2F8H) 波特率因子低字节 1
3F9H(2F9H) 波特率因子高字节 1
3F9H(2F9H) 中断允许寄存器 0
3FAH(2FAH) 中断标志寄存器
3FBH(2FBH) 线路控制寄存器
3FCH(2FCH) MODEM控制寄存器
3FDH(2FDH) 线路状态寄存器
3FEH(2FEH) MODEM状态寄存器
注:DLAB为线路控制寄存器第七位在编写串行通信程序时,若采用低级方式,只需访问UART的这10个寄存器即可,相对于直接控制通信的各个参量是方便可靠多了。其中MODEM控制/状态寄存器用于调制解调器的通信控制,一般情况下不太常用;中断状态/标志寄存器用于中断方式时的通信控制,需配合硬件中断控制器8259的编程;波特率因子高/低字节寄存器用于初始化串行口时通信速率的设定;线路控制/状态寄存器用于设置通信参数,反映当前状态;发送/接收寄存器通过读写操作来区分,不言而喻用于数据的发送和接收。
UART可向CPU发出一个硬件中断申请,此中断信号接到中断控制器8259,其中COM1接IRQ4(中断OCH),COM2接IRQ3(中断OBH)。用软件访问8259的中断允许寄存器(地址21H)来设置或屏蔽串行口的中断,需特别指出的是,设置中断方式串行通信时,MODEM控制寄存器的第三位必须置1,此时CPU才能响应UART中断允许寄存器许可的任何通信中断。
2.编程原理
程序1为查询通信方式接口程序,为一典型的数据采集例程。其中bioscom()函数初始化COM1(此函数实际调用BIOS INT 14H中断0号功能)。这样在程序中就避免了具体设置波特率因子等繁琐工作,只需直接访问发送/接收寄存器(3F8H)和线路状态寄存器(3FDH)来控制UART的工作。线路状态寄存器的标志内容如下:
第0位 1=收到一字节数据
第1位 1=所收数据溢出
第2位 1=奇偶校验错
第3位 1=接收数据结构出错
第4位 1=断路检测
第5位 1=发送保存寄存器空
第6位 1=发送移位寄存器空
第7位 1=超时
当第0位为1时,标志UART已收到一完整字节,此时应及时将之读出,以免后续字符重叠,发生溢出错误,UART有发送保持寄存器和发送移位寄存器。发送数据时,程序将数据送入保持寄存器(当此寄存器为空时),UART自动等移位寄存器为空时将之写入,然后把数据转换成串行形式发送出去。
本程序先发送命令,然后循环检测,等待接收数据,当超过一定时间后视为数据串接收完毕。若接收到数据后返回0,否则返回1。
若以传送一个ASCII字符为例,用波特率9600 b/s,7个数据位,一个起始位,一个停止位来初始化UART,则计算机1秒可发送/接收的最大数据量仅为9600/9=1074字节,同计算机所具有的高速度是无法相比的,CPU的绝大部分时间耗费在循环检测标志位上。在一个有大量数据串行输入/输出的应用程序中,这种消耗是无法容忍的,也不

[1] [2] [3] [4] 下一页

下页更精彩:1 2 3 4 下一页