单片机与PC机串行通信中波特率的确定

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RXD和TXD与外界进行通信，其内部 有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Fosc取6 MHz，则波特率的计算公式如下：

　　?

　　其中：SMOD是可编程的(即PCON的第8位)，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)置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3F8H和3F9H(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 用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DTE与DCE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/s，8 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 cmd，char 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(0，0xa3，0)。

　　当调用函数bioscom(2，0，0)时，其低8位返回的值是串口接收的字符，当调用函数biosc om(1，0，0)时其低8位返回的是发送的字符，当调用函数bioscom(3，0，0)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的晶振 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%和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0或1。

　　根据上式可计算出，当SMOD=0时，对应于波特率为1 953 b/s的TH1的值为248，而与之对应的PC机的除数锁存器的值为59(3BH);当SMOD=1时，对应于波特率为10 417 b/s的TH1为253，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。?