1．概述

　　PIC16F5X微控制器為MicroChip公司生產(chǎn)的一系列低成本、高性能、8位、全靜態(tài)和基于閃存的CMOS單片機。本文將詳細介紹如何使用PIC16F5X實現(xiàn)異步串行I/O口。

　　系統(tǒng)設計中通常需要完成片對片的數(shù)據(jù)串口通信，雖然PIC16F5X系列微控制器沒有片上串行口，但是可以通過軟件模擬串口實現(xiàn)通信，即一個I/O口作為輸入，用于接收數(shù)據(jù)，另一個I/O口作為輸出，用于發(fā)射數(shù)據(jù)。當考慮到批量應用時，通過軟件模擬實現(xiàn)的串行I/O口成本更低。2．實現(xiàn)原理文中通過兩個程序模擬全雙工RS-232通信和半雙工通信。半雙工通信時，使用8MHz作為輸入時鐘，波特率可以達到19200；全雙工通信時，8MHz晶振時波特率可達到9600，20MHz晶振時可達到19200。通訊數(shù)據(jù)格式為一個或兩個停止位、7個或8個數(shù)據(jù)位、沒有奇偶位，可以通過LSb或MSb發(fā)送或接收。輸入時鐘越高時，分辨率相應會越好。用戶須根據(jù)通信改變頭文件；軟件不提供握手協(xié)議，用戶使用XON/XOFF可合并軟件握手；對于硬件握手，使用RTS和CTS作為另外的兩個數(shù)字I/O口即可。

　　串口接收和發(fā)送的流程圖分別如上圖和下圖所示，在傳輸過程中．起始位通過傳送數(shù)據(jù)位DX發(fā)送數(shù)據(jù)，DX=O時持續(xù)B秒；當DX置1或清O時，每隔B秒則相應回應數(shù)據(jù)位一次。

　　2.1串口發(fā)送原理

　　DX輸出腳用于發(fā)送數(shù)據(jù)，串口發(fā)送源程序如下所示：

在用戶程序中，用戶須下載數(shù)據(jù)并發(fā)送到XmtReg，然后使X_flag置1，檢測數(shù)據(jù)是否為繼續(xù)發(fā)送狀態(tài)：同時，當X_flag置1時改變×mtReg值將使傳送的數(shù)據(jù)發(fā)生錯誤。

　　2.2串口接收原理

　　DR腳用于接收數(shù)據(jù)。用戶須經(jīng)常確保R_done標志位是否接收完畢。如果繼續(xù)接收，則R_flag置1保持不變；當接收完畢時，R_done置1。當檢測到下一個起始位時，R_done清0。同時，用戶須經(jīng)常核對R_done標志位的值，當該位置1時，接收數(shù)據(jù)存儲在寄存器RcvReg中；當檢測到一個新的起始位時，該寄存器清0，即當R_done置1時，接收數(shù)據(jù)存儲在寄存器RcvReg中，其它寄存器數(shù)據(jù)從RcvReg中進行復制；當檢測到下一個起始位時，則清除R_done標志位。

　　用戶可以改變代碼實現(xiàn)接收，如果接收的速度很大時，可發(fā)送XOFF信號，為接收到更多的數(shù)據(jù)，須發(fā)送XON信號。串口接收源程序如下所示：

　　3．軟件調(diào)試

　　為更好地模擬串口通信，排除用戶電路故障，檢測硬件運行狀態(tài)或者檢查有問題的單片機系統(tǒng)，本文采用PICE-II進行仿真調(diào)試。該仿真器具有單步、斷點、讀出、修改等操作，可以隨時觀看中間結(jié)果而不改變運行中原有數(shù)據(jù)的性能和結(jié)果，更顯著的特點是采用硬件斷點，不會引起錯誤、采用CPLD大規(guī)模集成電路設計、4k向前實時跟蹤程序的運行、可以隨時觀察程序存儲器、內(nèi)部RAM以及特殊功能存儲器的內(nèi)容。

　　該仿真主機采用專用的時鐘芯片，可以提供30kHz～40MHz之間任意頻率的仿真時鐘。在該程序中，當需改變波特率時只要改變仿真時鐘即可，無需更換目標板晶振等，即很大程序上省去了更換晶振的麻煩。在模擬半雙工通信時，文中選擇波特率19200，系統(tǒng)工作時鐘頻率可設置為8MHz，也可以根據(jù)用戶需要選擇頻率。時設置如下圖所示。

文中采用了實時跟蹤技術，具有很強的排除錯誤能力，可提供4k實時跟蹤查看窗口。程序全速運時，即可進行實時跟蹤。當程序遇到斷點或人為停止時，可以通過窗口觀察前4k運行的指令、發(fā)送的數(shù)據(jù)是否完畢，同時可判斷程序設計的思路是否正確、程序有沒有跑飛、在哪里出現(xiàn)了問題，以便快速檢查錯誤的根源。實時跟蹤的窗口如下圖所示。

　　在程序運行過程中，當不需要查看全部數(shù)據(jù)存儲器的值，只須查看與程序運行有關的特殊功能寄存器或是用戶定義的變量值時，可打開“觀察變量窗口”，在“增加SFR”下拉列表可以查看特殊的功能寄存器，也可以對寄存器的值進行修改；在“增加Symbol”下拉列表中可增加用戶定義的變量。以本文的源程序為例，可以看到TMRO、PORTA、PORTB的值，也可以看到自定義變量DR、DX、XmtReg、RcvReg的值，從而可以更好地控制接收和發(fā)送是否完畢。觀察變量窗口如下圖所示。

　　在程序調(diào)試過程中，可以使用單步進入、單步跳過、單步跳出、連續(xù)單步等功能，也可以自動單步運行，在需要查看的地方點擊“暫停”使運行停止即可。該調(diào)試簡單易行，不占用任何資源，所有地址空間全部提供給用戶，同時還可以通過超級終端觀看接收的數(shù)據(jù)，如下圖所示。

　　實現(xiàn)上圖所示超級終端的源程序如下所示：

　　4．結(jié)語

　　本文可以根據(jù)用戶需求通過軟件實現(xiàn)半雙工或全雙工的RS-232通信，結(jié)合PICE-II仿真器突出的優(yōu)點在于排除錯誤的能力極強，可以進行實時跟蹤，能快速檢測錯誤的根源。運用PICE-II實時在線仿真器極大地方便了用戶進行軟件調(diào)試，更快地實現(xiàn)異步串行口。