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。

串口發(fā)送和接收的流程圖分別如圖1和圖2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=0時持續(xù)B秒;當DX置1或清0時，每隔B秒則相應回應數(shù)據(jù)位一次。

軟件實現(xiàn)半雙工或全雙工的RS-232通信，結合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試，更快地實現(xiàn)異步串行口。

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：

;**************************************************************************

Transmitter

**************************************************************************;

Xmtr MOV lw 8

MOV wf XCount

bcf Port_A,DX

X_next call Delay

rrf XmtReg

btfsc STATUS,CARRY

bsf Port_A,DX

btfss STATUS,CARRY

bcf Port_A,DX

decfsz Count

goto X_next

X_Stop call Delay

bsf Port_A,DX

x_Over goto X_Over

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XmtReg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：

;**********************************************************************

Receiver

***********************************************************************;

Rcvr btfsc Port_A, DR

Goto Rcvr

MOV lw 8

clrf RcvReg

R_next call Delay

bcf STATUS,CARRY

rrf RcvReg

btfsc Port_A,DR

bsf RcvREG,MSB

call Delay

decfsz Rcount

goto R_next

R_Over goto R_Over

3. 軟件調試

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果而不改變運行中原有數(shù)據(jù)的性能和結果，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、內部RAM以及特殊功能存儲器的內容。

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，該系統(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。時設置如圖3所示。

在程序調試過程中，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)，如圖6所示。

Transmitter ;

Xmtr

IF X_Nbit

MOV lw 8

ELSE

MOV lw 7

ENDIF

MOV wf Count ;

IF X_MODE

ELSE

IF X_Nbit

ELSE

rlf XmtReg,Same

ENDIF ;

bcf PORTA,DX ;

/*Send Start Bit*/

call Delay1

X_next bcf STATUS,C ;

IF X_MODE

rrf XmtReg,Same ;

/*Conditional Assembly*/

ELSE ;

/* to set if MSB first or LSB first*/

rlf XmtReg,Same

ENDIF ;

btfsc STATUS,C

bsf PORTA,DX

btfss STATUS,C

bcf PORTA,DX

call DelayX

decfsz Count,Same

goto X_next

bsf PORTA,DX ;

/* Send Stop Bit*/

call Delay1

IF Sbit2

bsf PORTA,DX

call Delay1

ENDIF;

goto Talk

Receiver ;

Rcvr

IF R_Nbit

MOV lw 8 ;

/*8 Data bits*/

ELSE

MOV lw 7 ;

/*7 data bits*/

ENDIF;

MOV wf Count[!--empirenews.page--]

R_next bcf STATUS,C

IF R_MODE

rrf RcvReg,Same ;

/* to set if MSB first or LSB first*/

ELSE

rlf RcvReg,Same

ENDIF

btfsc PORTA,DR ;

IF R_MODE

IF R_Nbit

bsf RcvReg,MSB ;

/*Conditional Assembly*/

ELSE

bsf RcvReg,MSB-1

ENDIF;

ELSE

bsf RcvReg,LSB

ENDIF ;

call DelayY

decfsz Count,Same

goto R_next

4. 結束語

本文可以根據(jù)用戶需求通過