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单片机与PC机串行通信中波特率的确定

2011-9-5 10:59:13  1666 单片机 波特率
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本帖最后由 wangka 于 2011-9-5 11:09 编辑

1 单片机异步通信口的特点及波特率的选定
  MSC51系列单片机有一个全双工的异步通信口,他利用其RXDTXD与外界进行通信,其内部2个物理上完全独立的接收、发送缓冲器SBUF,可同时发送和接收数据。异步串行通信发送和接收数据的速率与移位脉冲同步。一般用51系列的T1定时器作为波特率发生器,T1的溢出率经二分频(或不分频)后又经十六分频作为串行发送或接收的移位脉冲,移位脉冲的速率即波特率。单片机的异步通信波特率与串行口的工作方式、主振频率Fosc及定时器T1的工作方式有关。一般通信中使T1工作于方式2(可重装时间常数方式),若Fosc6 MHz,则波特率的计算公式如下:
  其中:SMOD是可编程的(PCON的第8),由此公式计算出的波特率是不标准的波特率。
  2 PC机异步通信口及其波特率的设置
  由于UART(通用异步接收/发送器)的产品型号很多,PC机和XT机都采用的是INS8250芯片 AT机采用的是NSI16450芯片,他们二者是兼容的。因此这里以8250芯片为例来说明PC机异步通信波特率的设定方法。PC机中有2个异步通信口,一个是COM1,其端口地址范围是3F8H~3 FFH,另一个是COM2,其端口地址是2F8H~2FFH。其与modem配合可以实现远距离通信。其波特率是标准波特率50~9 600 b/s
  8250内部有10个寄存器端口,其中有一个除数锁存器,可以通过编程除数的大小来确定异步通信的波特率。8250使用的频率是1843 2 MHz的基准时钟输入信号,所以必须用分频的方法产生所需要的波特率(移位脉冲)。除数锁存器的值必须在8250初始化时设置,即把通信线路控制器的最高位(DLAB)1,然后分两次把除数锁存器的高8位和低8位分别写入端口地址3F8H3F9H(COM1)8250传送或接收串行数据时使用的时钟信号的频率是数据传输波特率的16倍,即波特率=16×除数/1 843 200。由此公式可以计算出几种标准波特率与除数的对应值如下:对应于波特率为1 200 b/s的除数锁存器的低8位值为60H;对应于波特率为2 400 b/s的除数锁存器低8位的值为30H;对应于波特率为4 800 b/s的除数锁存器低8位的值为18H;对应于波特率为9 600 b/s的除数锁存器低8位的值为0CH
  3 PC机的汇编语言设计的串行通信程序中波特率的设定
  PC机的ROM BIOS串行通信管理程序为14H号中断处理程序,他可支持DTEDCE间的通信,也能支持两个DTE间用MODEM连接方式的RS232C接口通信。BIOS串行通信管理程序的功能是:串行口初始化、发送数据字符、接收数据字符和取串行口状态。他是利用查询方式来实现数据字符的接收和发送,但当查询超时一定时间后就不再继续查询,而认为是线路故障或对方未准备好,并通过返回参数中的超时标志来表示操作失败。
  BIOS INT 14H的中断功能调用的入口和出口参数如下:
  例如要设计用COM1来发送字符,波特率为1200 b/s8 个数据位,1个停止位,采用查询方式无效验位,则初始化程序如下:
  4 利用Turbo C编写的PC机通信程序中波特率的设定
  Turbo C函数库中提供了专门的调用BIOS串行软中断的函数Bioscom(int cmdchar byte int pure),其中:参数cmd用来设置通信类型,cmd=0,初始化串行口pure;cmd=1,发送一个字符;cmd=2,接收一个字符;cmd=3返回串口当前状态。参数byte用来确定串行口的异步通信格式及波特率,其最高3位确定波特率的大小,3位编码与波特率关系如下:
  100对应波特率为1 200 b/s;101对应波特率为2 400 b/s;110对应波特率为4 800 b/s;111对应波特率为9 600 b/s
  假若要把串口设置为2 400 b/s,无奇偶校验位,使用1位停止位和8位数据位,这时对应的b yte值是10100011B=0xa3H。对串口初始化可写成bioscom(00xa30)
  当调用函数bioscom(200)时,其低8位返回的值是串口接收的字符,当调用函数biosc om(100)时其低8位返回的是发送的字符,当调用函数bioscom(300)时返回串行口的状态。
  5 PC机中非标准波特率的设定
  PC机中的标准波特率有时候不能完全兼容单片机的波特率,例如,单片机使用6 MHz晶振作为主频,用定时器1方式2产生波特率,则用式(1)产生的波特率基本上没有一个是标准的。当然可以用改变晶振的方法改变波特率,但这不是可行的方法。因此可以对8250的除数锁存器编程,才能取得与单片机相近似非标准的波特率。根据分析两者异步通信的波特率误差最大不能超过5%,若超过则就不能实现正常通信。对于常用的8位、9位和11位一帧的串行传送,其最大的波特率允许误差值分别为6.25%5.56%4.5%
  51系列单片机一般情况下都采用6 MHz晶振,当定时器1工作于方式2时,其波特率由其内部定时器TH1决定,计算公式为:
  
    其中:SMOD可取01
  根据上式可计算出,当SMOD=0时,对应于波特率为1 953 b/sTH1的值为248,而与之对应的PC机的除数锁存器的值为59(3BH);SMOD=1时,对应于波特率为10 417 b/sTH1253,而与之对应的PC机除数锁存器的值是11(0BH)
  6结语
  在串行异步通信中波特率的确定是一个至关重要的问题,由于单片机的波特率的计算值不符合标准的波特率,因此可以通过改变PC机除数锁存器的除数来与之相适应。

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2011-9-5 10:59:13   评论 分享淘帖

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2 个讨论
谢谢楼主分享
2011-9-12 12:06:05 评论

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挺有用的啊。
2012-10-5 15:56:51 评论

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