用软件实现PIC16F5X异步串行口

1.概述
PIC16F5X微控制器为MicroChip公司生产的一系列低成本、高性能、8位、全静态和基于闪存的CMOS单片机。本文将详细介绍如何使用PIC16F5X实现异步串行I/O口。
系统设计中通常需要完成片对片的数据串口通信，虽然PIC16F5X系列微控制器没有片上串行口，但是可以通过软件模拟串口实现通信，即一个I/O口作为输入，用于接收数据，另一个I/O口作为输出，用于发射数据。当考虑到批量应用时，通过软件模拟实现的串行I/O口成本更低。

2.实现原理
文中通过两个程序模拟全双工RS-232通信和半双工通信。半双工通信时，使用8MHz作为输入时钟，波特率可以达到19200；全双工通信时，8MHz晶振时波特率可达到9600，20MHz晶振时可达到19200。通讯数据格式为一个或两个停止位、7个或8个数据位、没有奇偶位，可以通过LSb或MSb发送或接收。输入时钟越高时，分辨率相应会越好。用户须根据通信改变头文件；软件不提供握手协议，用户使用XON/XOFF可合并软件握手；对于硬件握手，使用RTS和CTS作为另外的两个数字I/O口即可。
串口发送和接收的流程图分别如图1和图2所示，在传输过程中，起始位通过传送数据位DX发送数据，DX=0时持续B秒；当DX置1或清0时，每隔B秒则相应回应数据位一次。

2.1串口发送原理
DX输出脚用于发送数据，串口发送源程序如下所示：


;**************************************************************************
Transmitter
**************************************************************************;


Xmtr MOV lw8
MOV wfXCount
bcfPort_A,DX
X_nextcallDelay
rrfXmtReg
btfscSTATUS,CARRY
bsfPort_A,DX
btfssSTATUS,CARRY
bcfPort_A,DX
decfszCount
gotoX_next
X_StopcallDelay
bsfPort_A,DX
x_OvergotoX_Over


在用户程序中，用户须下载数据并发送到XmtReg，然后使X_flag置1，检测数据是否为继续发送状态；同时，当X_flag置1时改变XmtReg值将使传送的数据发生错误。
2.2串口接收原理
DR脚用于接收数据。用户须经常确保R_done标志位是否接收完毕。如果继续接收，则R_flag置1保持不变；当接收完毕时，R_done置1。当检测到下一个起始位时，R_done清0。同时，用户须经常核对R_done标志位的值，当该位置1时，接收数据存储在寄存器RcvReg中；当检测到一个新的起始位时，该寄存器清0，即当（R）_done置1时，接收数据存储在寄存器RcvReg中，其它寄存器数据从RcvReg中进行复制；当检测到下一个起始位时，则清除R_done标志位。
用户可以改变代码实现接收，如果接收的速度很大时，可发送XOFF信号，为接收到更多的数据，须发送XON信号。串口接收源程序如下所示：


;**********************************************************************
Receiver
***********************************************************************;


RcvrbtfscPort_A,DR
GotoRcvr
MOV lw8
clrfRcvReg
R_nextcallDelay
bcfSTATUS,CARRY
rrfRcvReg
btfscPort_A,DR
bsfRcvREG,MSB
callDelay
decfszRcount
gotoR_next
R_OvergotoR_Over


3.软件调试
为更好地模拟串口通信，排除用户电路故障，检测硬件运行状态或者检查有问题的 单片机 系统，本文采用PICE-II进行仿真调试。该仿真器具有单步、断点、读出、修改等操作，可以随时观看中间结果而不改变运行中原有数据的性能和结果，更显著的特点是采用硬件断点，不会引起错误、采用CPLD大规模集成电路设计、4K向前实时跟踪程序的运行、可以随时观察程序存储器、内部RAM以及特殊功能存储器的内容。
该仿真主机采用专用的时钟芯片，可以提供30kHz~40MHz之间任意频率的仿真时钟。在该程序中，当需改变波特率时只要改变仿真时钟即可，无需更换目标板晶振等，即很大程序上省去了更换晶振的麻烦。在模拟半双工通信时，文中选择波特率19200，该系统工作时钟频率可设置为8MHz，也可以根据用户需要选择频率。时设置如图3所示。
在程序调试过程中，可以使用单步进入、单步跳过、单步跳出、连续单步等功能，也可以自动单步运行，在需要查看的地方点击“暂停”使运行停止即可。该调试简单易行，不占用任何资源，所有地址空间全部提供给用户，同时还可以通过超级终端观看接收的数据，如图6所示。



Transmitter;
Xmtr
IFX_Nbit
MOV lw8
ELSE
MOV lw7
ENDIF
MOV wfCount;
IFX_MODE
ELSE
IFX_Nbit
ELSE
rlfXmtReg,Same
ENDIF;
bcfPORTA,DX;
/*SendStartBit*/
callDelay1
X_nextbcfSTATUS,C;
IFX_MODE
rrfXmtReg,Same;
/*ConditionalAssembly*/
ELSE;
/*tosetifMSBfirstorLSBfirst*/
rlfXmtReg,Same
ENDIF;
btfscSTATUS,C
bsfPORTA,DX
btfssSTATUS,C
bcfPORTA,DX
callDelayX
decfszCount,Same
gotoX_next
bsfPORTA,DX;
/*SendStopBit*/
callDelay1
IFSbit2
bsfPORTA,DX
callDelay1
ENDIF；
gotoTalk
Receiver;
Rcvr
IFR_Nbit
MOV lw8;
/*8Databits*/
ELSE
MOV lw7;
/*7databits*/
ENDIF；
MOV wfCount
R_nextbcfSTATUS,C
IFR_MODE
rrfRcvReg,Same;
/*tosetifMSBfirstorLSBfirst*/
ELSE
rlfRcvReg,Same
ENDIF
btfscPORTA,DR;
IFR_MODE
IFR_Nbit
bsfRcvReg,MSB;
/*ConditionalAssembly*/
ELSE
bsfRcvReg,MSB-1
ENDIF；
ELSE
bsfRcvReg,LSB
ENDIF;
callDelayY
decfszCount,Same
gotoR_next

4.结束语
本文可以根据用户需求通过