C语言实现串行通信接口程序

1、C语言实现串行通信接口程序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。串行通信接口是计算机的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b

2、ios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

3、)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12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

4、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) 03f8h(2f8h) 接收寄存器(读) 03f8h(2f8h) 波特率因子低字节&#

5、160;13f9h(2f9h) 波特率因子高字节 13f9h(2f9h) 中断允许寄存器 03fah(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

6、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cp

7、u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

8、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

9、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2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irq3(com2)和irq4(com1)，对应中断向量为obh和och，可通过设置中断屏蔽寄存器(地址21h)来开放中断。置1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20h)写入20h，mov al

10、， 20hout 20h， 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4组中断，程序可通过中断允许寄存器(3f9h)来设置开放那路中断。这4组中断的位标志如     下：第0位 1=接收到数据第1位 1=发送保持寄存器为空第2位 1=接收数据出错第3位 1=modem状态寄存器改变第47位为0在中断例程中检查uart的中断标志寄存器(3fah)，确定是哪一组事件申请中断。该寄存器第0位为0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2，1位标志中断类型

11、，其位组合格式如下：代码 中断类型 复位措施11接收出错读线路状态寄存器10接收到数据读接收寄存器01发送寄存器空输出字符至发送寄存器00modem状态改变读modem状态寄存器这4组中断的优先级为0号最低，3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；com1()和com2()为中断例程，二者均调用fax2()函数，fax2()函数为实际处理数据接收和发送的例程。明确了串行

12、口的工作原理，就不难理解其具体程序。3.结论上述程序采用c语言编写，在borland c+2.0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1：static int receive_delay=10000;int may(unsigned par,char *comm,char *ss)int c

13、s=0,j=0;char *p;bioscom(0,par,0); /com1loop:p=comm;inportb(0x3f8); /resetdo while(inportb(0x3f8+5)&0x20)=0); outportb(0x3f8,*p+);while(*p); /send commandos=0;j=0;do if(inportb(0x3fd)&0x01)=0)if(osreceive_delay) break;else  cs+;continue;&

14、#160; ssj+=inportb(0x3f8); cs=0;while(l);ssj='0'if(j) return 0;else return 1;程序2：#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <bios.h>    #inolude <dos.h>#define maxsize

15、60;4096#define send 2#define receive 1#define com1 0#define com2 1static unsigned char hardinterrupt=0;struct cominterruptint portadd;int intbit;char bufmaxsize,*comm;int bufh,recount,sendcount;com2=0x3f8,0x0c,"&quo

16、t;,"",0,0,0,0x2f8,0x0b,"","",0,0,0 void static interrupt (*old_com2)(void);vold interrupt coml(vold);void interrupt com2(void);void fax2(int comnum);void setinterrupt(int comnum);void clearinterrupt(int

17、60;comnum);void cominit(int comnum, int para, int interruptmark);void sendcomdata (int comnum,char *command);int getcomdata (int comnum, char *buf);void interrupt com1(void)fax2(0);void interrupt com2(void

18、)fax2(1);/ set cominterrupt, comnum 0=com1, 1=com2void setinterrupt (int comnum)old_comcomnum=getvect(bit);if (!oomnum)setvect(bit,coml); /com1elsesetvect(bit,com2); /com2/set hard inthardinterrup

19、t = inportb(0x21);if(comnum)outportb(0x21,hardinterrupt&0     xf7); /com2 ,0elseoutportb(0x21,hardinterrupt&0xef); /com1 0,void clear interrupt(int comnum)if(comnum)outportb(0x21,hardinterrupt | 0x08); /com2elseoutportb(0x

20、21,hardinterrupt|0x10); /com1setvect(bit,old_comcomnum);for( i=0;i<maxsize;i+) comcomnum.bufi='0'comcomnum.sendcount=comcomnum.recount=comcomnum.bufh=0;outportb(comcomnum.portadd+1,0);outportb(comcomnum.por tadd+4,0x0);void fax2(int i)/i=o,com1; i=1, com2 unsigned char mark