C语言实现串行通信接口程序计算机论文_工学论文_.doc

资料分享大全-分享无极限C语言实现串行通信接口程序计算机论文_工学论文摘要:本文说明了异步串行通信(RS-)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EIARS-C在标准条件下的最大通信速率仅为Kb/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-C的应用更为常见。IBMPC及兼容机系列都有RS-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：DOSINTH的h和h号功能调用为异步串行通信的接收和发送功能；而BIOSINTH有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。.串行口工作原理微机串行通信采用EIARS-C标准，为单向不平衡传输方式，信号电平标准V，负逻辑，即逻辑(MARKING)表示为信号电平-V，逻辑(SPACING)表示为信号电平+V，最大传送距离米，最大传送速率.K波特，其传送序列如图，平时线路保持为，传送数据开始时，先送起始位(),然后传(或，)个数据位(，)，接着可传位奇偶校验位，最后为个停止位()，由此可见，传送一个ASCII字符(位)，加上同步信号最少需位数据位。TS.GIF;图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，IBMPC系列采用UART来处理串行通信。在BIOS数据区中的头个字节为个UART的端口首地址，但DOS只支持个串行口：COM(基地址：H)和COM(基地址：H)。UART共有个可编程的单字节寄存器，占用个端口地址，复用地址通过读/写操作和线路控制寄存器的第位来区分。这个寄存器的具体功能如下：COM(COM)寄存器端口地址功能DLAB状态FH(FH)发送寄存器(写)FH(FH)接收寄存器(读)FH(FH)波特率因子低字节FH(FH)波特率因子高字节FH(FH)中断允许寄存器FAH(FAH)中断标志寄存器FBH(FBH)线路控制寄存器FCH(FCH)MODEM控制寄存器FDH(FDH)线路状态寄存器FEH(FEH)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，其中COM接IRQ(中断OCH)，COM接IRQ(中断OBH)。用软件访问的中断允许寄存器(地址H)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，此时CPU才能响应UART中断允许寄存器许可的任何通信中断。.编程原理程序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COM(此函数实际调用BIOSINTH中断号功能)。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(FH)和线路状态寄存器(FDH)来控制UART的工作。线路状态寄存器的标志内容如下：第位=收到一字节数据第位=所收数据溢出第位=奇偶校验错第位=接收数据结构出错第位=断路检测第位=发送保存寄存器空第位=发送移位寄存器空第位=超时当第位为时，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，否则返回。若以传送一个ASCII字符为例，用波特率b/s，个数据位，一个起始位，一个停止位来初始化UART，则计算机秒可发送/接收的最大数据量仅为/=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，也不是一种高效率通信方式，而且可以看到，在接收一个长度未知的数据串时，有可能发生遗漏。程序是一组中断方式通信接口程序。微机有两条用于串行通信的硬件中断通道IRQ(COM)和IRQ(COM)，对应中断向量为OBH和OCH，可通过设置中断屏蔽寄存器(地址H)来开放中断。置时屏蔽该中断，否则开放中断。硬件中断例程必须在程序末尾往中断命令寄存器(地址H)写入H，即MOVAL，HOUTH，AL用以将当前中断服务寄存器清零，避免中断重复响应。每路UART有组中断，程序可通过中断允许寄存器(FH)来设置开放那路中断。这组中断的位标志如下：第位=接收到数据第位=发送保持寄存器为空第位=接收数据出错第位=MODEM状态寄存器改变第位为在中断例程中检查UART的中断标志寄存器(FAH)，确定是哪一组事件申请中断。该寄存器第位为时表示有中断申请，响应该中断并采取相应措施后，UART自动复位中断标志；第，位标志中断类型，其位组合格式如下：代码中断类型复位措施接收出错读线路状态寄存器接收到数据读接收寄存器发送寄存器空输出字符至发送寄存器MODEM状态改变读MODEM状态寄存器这组中断的优先级为号最低，号最高。在本组程序中，函数setinterrupt()和clearinterrupt()设置和恢复串行通信中断向量；cominit()初始化指定串行口并开放相应中断；sendcomdata()和getcomeomdata()用于发送和接收数据串；com()和com()为中断例程，二者均调用fax()函数，fax()函数为实际处理数据接收和发送的例程。明确了串行口的工作原理，就不难理解其具体程序。.结论上述程序采用C语言编写，在BORLANDC+.集成环境中调试通过，为简单起见，只考虑了使用发送/接收两条信号线的情况，并未考虑使用握手信号线。在实际应用中这两组程序尚有一些可修改之处。比如，中断接收程序中的缓冲区可改为循环表，以防数据溢出，尽可能保留最新数据。由于笔者水平所限，文中不足疏漏之处尚希行家指正。程序：staticintreceive_delay=;intmay(unsignedpar,char*comm,char*ss)intcs=,j=;char*p;bioscom(,par,);/comloop:p=comm;inportb(xf);/resetdowhile(inportb(xf+)&x)=);outportb(xf,*p+);while(*p);/sendcommandos=;j=;doif(inportb(xfd)&x)=)if(osreceive_delay)break;elsecs+;continue;ssj+=inportb(xf);cs=;while(l);ssj=;if(j)return;elsereturn;程序：#include#include#include#include#inolude#definemaxsize#defineSEND#defineRECEIVE#defineCOM#defineCOMstaticunsignedcharHardinterrupt=;structComInterruptintportadd;intintbit;charbufmaxsize,*comm;intbufh,recount,sendcount;com=xf,xc,xf,xb,;voidstaticinterrupt(*old_com)(void);voldinterruptcoml(vold);voidinterruptcom(void);voidfax(intcomnum);voidsetinterrupt(intcomnum);voidclearinterrupt(intcomnum);voidcominit(intcomnum,intpara,intinterruptmark);voidsendcomdata(intcomnum,char*command);intgetcomdata(intcomnum,char*buf);voidinterruptcom(void)fax();voidinterruptcom(void)fax();/setcominterrupt,comnum=com,=comvoidsetinterrupt(intcomnum)old_comcomnum=getvect(bit);if(!oomnum)setvect(bit,coml);/comelsesetvect(bit,com);/com/sethardintHardinterrupt=inportb(x);if(comnum)outportb(x,Hardinterrupt&xf);/com,elseoutportb(x,Hardinterrupt&xef);/com,voidclearinterrupt(intcomnum)if(comnum)outportb(x,Hardinterrupt|x);/COMelseoutportb(x,Hardinterrupt|x);/COMsetvect(bit,old_comcomnum);for(i=;imaxsize;i+)comcomnum.bufi=;comcomnum.sendcount=comcomnum.recount=comcomnum.bufh=;outportb(comcomnum.portadd+,);outportb(comcomnum.portadd+,x);voidfax(inti)/i=o,com;i=,comunsignedcharmark;mark=inport(comi.portadd+);doif(mark&x)/receivedataif(comi.bufh=maxsize)comi.bufh=;comi.bufcomi.bufh+=inportb(comi.portadd);comi.recount+;elseif(mark&x)/sendcommandif(*m)outportb(comi.portadd,*m+);comi,sendcount+;elseoutportb(comi.portadd+,);while(mark=inport(.portadd+)!=);outportb(ox,x);/hardintreturn/interruptmark=reoeive,=send,=rec&sendvoidcomint(intcom,charpara,intinterruptmark)bioscom(,par,com);/opencominterruptoutportbv(comcomnum.portadd+,x;outportb(comcomnum.portadd+,interruptmark);voidsendcomdata(intcomnum,char*command)unsignedcharinterruptmark;comcomnum,comm=command;comcomnum,sendcount=;/setsendinterruptinterruptmark=inportb(comcomnum.portadd